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俄制500MW汽轮机DEH改造 |
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| 俄制500MW汽轮机DEH改造 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 17:00:13  |
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摘要：本文旨在介绍伊敏发电厂500MW超临界机组DEH改造过程，对其中出现的问题进行分析并给出相应的处理方法。
关键词：汽轮机 调速系统 改造 出现的问题 解决方法
1 概述
华能伊敏发电厂一期工程安装有两台俄罗斯列宁格勒金属工厂制造的K500-240-4型超临界汽轮机组，分别于98、99年投产，最初设计用于承担电网基本负荷，其调节系统属于半电液调节系统，两者并存互补，其特点是电调功能必须通过中间滑阀转变为二次脉动油实现，因此可以认为该系统是以电为辅、以液为主的电液混调系统。不可否认的是，该调节系统已经不适应当前电力发展的需要了，因此对其进行改进就成了当务之急。因俄制500MW机组调节系统DEH改造在世界上属于首例，许多工作都是在摸索中进行，中间也走了一些弯路，本文中，将详细介绍这方面的经验。
2 原调节系统
2.1 液调系统简介
汽轮机液压调节系统（下称液调系统）由测速元件、放大元件和执行机构三大部分组成。它与汽轮发电机组转子（调节对象）闭环后组成转速负反馈自动调节系统。
2.1.1 测速元件
PC-3000-6型高速弹性离心式调速器作为测速元件，与汽轮机转子刚性连接，通过随动滑阀生成一次脉动油。同时可以影响一次脉动油的还有同步器和电液转换器的信号。
2.1.2 传动放大元件
该液调系统有两级传动放大元件。调速器滑阀（随动滑阀）是第一级放大元件，其作用是将随动滑阀的位移变化转换成一次脉动油压信号，中间继动滑阀是调节系统中第二级放大元件（它包括两级放大），通过中间滑阀的两次放大形成二次脉动油压，并传递到油动机。
2.1.3 执行机构
油动机是调节系统的功率放大元件（本身有一级放大）和执行机构，其作用是通过二次脉动油压变化来调整油动机的行程，控制调节阀开度。该型机组所有油动机均为单侧进油油动机，配汽系统有2套高压联合汽门（一主两调）、两台中压主门、四台中压调门，同时还有两台抽汽逆止门和一台排汽门，其中排汽门有二次脉动油控制，抽汽逆止门由主汽门控制油控制。
2.2 原调节系统存在的问题
2.2.1 由于该系统电调功能通过中间滑阀实现、系统采用中压抗燃油系统（4.7Mpa）造成油动机体积较大以及机械铰接部件较多等原因造成系统的迟缓率过高（δ=0.3左右），使得机组在运行中负荷摆动很大，在20MW左右，在特定条件下可达60MW左右。
2.2.2 静态特性曲线不容易调整，各油动机的特性曲线受反馈突轮型线、反馈杆长度、滑阀下弹簧预紧力影响（3#、4#高调门还多了套重调机构），很难调整，只能凭借经验逐步调整，很难达到设计的理想曲线，造成系统静态特性曲线不理想。
2.2.3 油动机漏点多，特别是控制滑阀和活塞杆部位，这是因为油动机的油缸尺寸较大，各动密封的间隙较大，造成系统漏泄点较多，为此，俄方采用全苏热工研究所定制的牌号为омти的抗燃油（增加黏度的大湖油），靠提高油的黏度来减少漏量，我们也曾采取了加装“O”形圈的做法，效果很好，但检修周期却有所降低。
2.2.4 名义上的电调系统实际上只有微分器模块、预保护模块几个功能，其说明书上所配的各项功能碍于软硬件的原因基本上不能实现，造成系统的动态特性并没有根本的改善，这对于俄罗斯的全苏大电网、高备用容量来说，影响并不大，甚至说是较为经济合理而且可靠的，但面对目前我国电网薄弱、备用容量小、调峰任务重的情况，该机组20—30MW的负荷摆动，很难满足电网日益高涨的对供电质量需要。因此迫切需要大幅度提高调节系统动态性能，提高机组的自动化程度和机组协调控制的功能，在这种情况下，2002、2003两年中我厂先后对2#机、1#机组进行了DEH改造。
3 改造后电调系统简介
我厂改造的这套系统是由哈尔滨汽轮机自动控制工程公司负责设计和配套工作的，此次改造将原来的中压抗燃油液调系统改为高压抗燃油纯电调控制系统，系统工作油压14.0Mpa，系统中的每一只汽门均采用一只汽门配置一台油动机、一台电液伺服阀、一台操纵座、一台卸荷阀，油动机与调节汽门操纵座位为同轴直接驱动方式。控制油采用独立油源供油（该油源同时为2台小汽机的MEH系统供油）,电液转换器采用MOOG公司生产的MOOF72(高压调节阀)、MOOG761伺服阀，中压主汽门采用开关电磁阀进行控制。DEH系统的设计方案采用的是与DCS系统一体化的设计方案，硬件采用ABB公司Symphony系统,伺服卡采用ABB贝利公司提供的IMHSS03液压伺服子模件。为降低改造成本，改造中使用了原油动机的弹簧，一方面节约了成本，另一方面降低了设计难度。
该系统的超速保护有电超速、预保护、机械超速三重，AST是停机保护，接受所有主保护信号而停机；OPC电磁阀组件接受超速保护信号，特点是，超速时迅速关闭调速汽门或主汽门和调速汽门，遮断汽机进汽，待汽轮机转速恢复正常时，控制信号消失。而机械超速保护则是通过低压油系统（低压油从密封油引来）实现，既保留原系统中的危保滑阀等全套部件，低压保安油通过隔膜阀使高压油系统AST控制油迅速卸掉，机组停机。
改造后机组的性能指标如下：
转速控制范围：冲转--3600r/min.
转速控制精度：±1 r/min.
负荷控制范围：0-110％额定负荷。
负荷控制精度：±1MW
不等率：4.5％（3-6％在线可调）。
不调频死区：1-30 r/min在线连续可调。
迟缓率：<0.06％。
甩负荷最高转速飞升：<7％n。
4 设计、安装及运行期间出现的问题以及处理
1) 测速齿盘。最初设计时，测速齿轮直接选用原离心式调速器上齿盘，但由于调速器是靠花键软连接并且其端部挡块已无随动滑阀限制（调速器滑阀组已拆除），使得测速齿盘只在中部有一个滑动轴承限位，造成运行时齿盘晃度过大并有前后窜动，转速摆动过大，导致在试运时被迫停机，后在我厂人员的建议下单独加工一个测速齿盘，直接刚性安装在调速轴轴端上，此问题得以解决。
2) 危机保安器杠杆。由于最初电厂方面设计思想的偏差，将危急保安器注油机构设计为自动系统，以方便在远方进行注油试验，但由于注油试验的危险性使得远方操作成为不可能，但此举却导致此套系统十分复杂，该套系统全部重新设计，相较远系统增加了一套液压系统和控制系统和大量管道，为了保证机组的安全、简化系统、提高系统可靠性，电厂技术人员利用小修机会将其改回原样，使得前箱内部件、管道大幅度减少，消除了溢油，杜绝了低压油含水腐蚀的问题，提高了可靠性；另外，由于测绘偏差，因飞锤杠杆型线有误在机组超速试验时杠杆被打坏，该问题也在更换回原设备才得以彻底解决。
3) 由于保安油油种的变化（由比重1.14降到0.866），原飞锤注油击出转速提高，已经无法实现运行中的注油试验了，为此借次年小修机会将调速小轴送往汽轮机厂更换新飞锤，调整飞锤重心，此问题得以解决。
4) 操纵座结构。操纵座的设计存在一些问题，主要是连接件的强度差，在试运行后就发生过1#高主门操纵座中间连接挂销断裂问题，后将其改为销轴联结得以解决；为节约成本以及减少设计难度，改造中全部油动机弹簧均使用原油动机弹簧，但存有两个问题：其一是弹簧的旋向问题，由于没有适当的补偿造成在油动机启闭的时候，操纵座有明显的旋转，直接影响LVDT的工作；其二是高压汽门直接套用原有弹簧，形成了两节结构的操纵座，造成操纵座过高、联结部件增加，实际上由于油缸尺寸的减小、系统油量的减少，油动机的关闭阻力已经降低，减少一个弹簧完全可以（这个准备减掉的弹簧在阀门关闭时处于零预紧力状态，起到的作用微乎其微），这样就可以将操纵座变为一节，可以大大提高了操纵座的可靠性。
5) 油质管理问题。EH系统最为重要的维护工作就是油务管理，偶尔的疏忽将造成巨大的后果，我厂就出现过所有的伺服阀全部损坏的严重事件。1#机组改造后运行15天后正常停机，5日后再次启动一天后机出现了管道及油动机剧烈振动的现象，并造成油管道破裂。最初，怀疑是伺服卡故障，产生高频振动，通过伺服阀导致系统振动。但通过就地实验发现2#高调门伺服阀故障，更换后振动消失，但在随后的几周内，又陆续发现该机组其它摩根阀也出现类似问题。将伺服阀送检验部门进行校验鉴定，结论是伺服阀挡板腐蚀。
经过电科院相关单位技术人员分析研究，问题出在抗燃油上，对抗燃油进行全分析化验，化验结果电阻率这个指标偏低（此时为4.2*109，国标是5.0*109）而这个指标如果偏低，那么抗燃油对伺服阀挡板具有很强的腐蚀性，导致伺服阀损坏。可能是之前有一个较短的时间里体积电阻率突降，造成腐蚀，而我们没有及时掌握并处理，造成后果。我厂特意从西安电科院购进了一台可以提高电阻率的滤油机，将油质提高到合格范围内，同时购进仪器对电阻率这个指标进行长期监视，以保证油质。
根据我厂的经验，油的各项指标应以颗粒度和体积电阻率为主，其它指标偶有下降影响不大，但这两项指标一旦下降后患无穷。
6) 超速系统。最初进行设计时，电厂方面增要求取消机械超速保护，借以简化系统，但上级机关未批准，但从实际情况来看，DEH系统设机械超速保护将使系统更复杂而因此引起的误动、拒动的危险性明显高于电超速，目前电超速的可靠性已经大大提高，甚至高于机械超速系统，完全可以取代机械超速系统，已经有很多不设机械超速保护的实例，建议取消机械超速系统。我厂准备在AST控制油隔膜阀后排油口加装球阀，以在低压油系统故障时切除机械超速系统。
7) 密封材料。DEH系统最重要的密封材料是胶圈，胶圈质量的好坏严重影响系统的安全，一定要严把进货关，另外机械加工精度高低也严重影响密封件的使用寿命，在安装时一定要严格检查。
8) 节流孔问题。我厂自DEH改造以来，多次出现节流孔脱落问题，严重影响机组安全，究其原因是节流孔过短、铜质节流孔摩擦力小造成节流孔运行中松动、脱落，我厂采取的对策是加长节流孔、改为不锈钢材质以及提高加工精度予以解决，效果良好。
9) 要重视机组启动后的调整工作。由于改造是按照原设计理论曲线进行的，与现场实际情况有些偏差，这就需要机组运行后进行调整，否则将产生汽门振动、调门重叠度偏差大等问题。
10) 为了节约成本，EH改造后的系统仍使用原俄供抗燃油（当初进货较多，至今还剩70余桶），但由于牌号为омти的抗燃油（增加黏度的大湖油）黏度大，（40℃时为50.83mm2/s；43℃时为41.71mm2/s；47℃时为34.49mm2/s；50℃时为28.75mm2/s）在正常工作油温40±5℃下油黏度变化极大，在系统用油量突增时会造成滤网压差报警。频繁的发生报警，将降低系统的安全性和增加滤芯的消耗量。对此，我厂准备改造油泵出口过滤器，增大通流能力，以消除上述原因的报警。
结束语
伊敏发电厂俄供超临界机组EH改造后，其动态调节品质与改造前相比有大幅度提高，总体来说改造是成功的，为国内其他俄供超临界机组改造提供了经验。
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