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捷制500MW机组负荷摆动分析处理 |
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| 捷制500MW机组负荷摆动分析处理 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 19:51:20  |
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针对捷制500MW机组自投产以来存在的负荷摆动的原因进行了分析，找出负荷摆动的原因为高调门伺服机反馈套型线斜率小，电液转换器故障，主同步器跟踪不良，高调门门杆断裂或锁母脱落，高调门门杆转动导致锁母、马蹄销磨损，压力油管漏油，调速部套磨损、迟缓、排空不畅，采取了相应的对策和措施。
关健词：捷制500MW机组 负荷摆动 原因分析 处理
1 前言
捷制500MW机组调节系统为旋转阻尼液压调节系统，正常运行中由电液调节系统共同完成机组的调节任务，而液调处于跟踪状态，即主同步器跟踪电液转换器。液调系统主要部套有旋转阻尼、一次变换器、主同步器、辅助同步器、二次变换器、高中压调汽门伺服机等，电、液调节系统由电液转换器来联系。一次变换器感受旋转阻尼的一次油压变化或由主同步器、辅助同步器调整将一次油压的变化变换为二次油压，二次油压控制高压调汽门；二次变换器感受二次油压变化将二次油压的变化变换为三次油压，三次油压控制中压调汽门。
自投产以来，两台机组多次发生负荷摆动的故障，摆动幅度在40-70MW之间，造成AGC无法正常投运，影响电网的安全运行，针对这一故障，进行了大量的试验分析，进行了相应的改进和处理。
2 负荷摆动的原因分析
通过大量的试验分析，调节系统的摆动属于自激振荡，造成自激振荡的主要原因与液调系统的非线性环节和干扰有关，高调门门杆断裂、锁母脱扣、磨损引起高调门的失控也是一个重要原因。
2.1 因二次油压较高区域内反馈套型线斜率过小，反馈量不足，高调门伺服机摆动。其静态特性如下表：
从带负荷试验看，当二次油压＞325 KPA以后，ΔL/ΔP2均为设计值的2-2.5倍。这也说明了反馈过小，即反馈套特性与机组流量特性不匹配。
从动态特性看，反馈过小不利于系统稳定。当机组处于阀门手控状态时，虽然调节系统一般不会出现摆动现象，但在投入闭环控制时，因反馈量偏小，系统增益大，电调输出量在克服非线性环节如死区、迟滞范围后，实际作用量很小，此时调门已产生过调。机组运行表明，当二次油压变化小于3 KPA时，调门一般无响应；而当二次油压变化到4KPA时，调门就会出现过调，进而会造成系统自激振荡。
2.2 高调门伺服机反馈滚轮轴、内孔、反馈滑块磨损配合间隙大，高调门伺服机摆动。反馈机构由反馈错油门、杠杆机构、反馈套、平衡弹簧组成。反馈的过程为，当二次油压增加时，差动阀下移，打开反馈错油门的中间油口，压力油进入伺服机活塞下部，使其向上移动，这样反馈套对杠杆滚轮的作用力减小，反馈错油门在下部弹簧作用下也向下移动，逐步关小伺服机进油，同时带动反馈杠杆也跟踪反馈套向上移动，直至伺服机进油口全部关死，反馈杠杆滚轮与反馈套正常接触伺服机达到新的平衡状态为止。
在几次检修中，对2、3号高调门伺服机的反馈滚轮轴、内孔、反馈滑块进行了测量，发现最大磨损间隙达50多丝，在反馈过程中必须走完间隙行程才进行反馈，出现调节不灵敏、过调、振荡一系列问题。
2.3 电液转换器是由电信号控制一个碟阀，将电信号转换成液压信号。电液转换器特性不良，电信号或碟阀摆动，电液转换器运行中存在过调又回调的现象，调整过程中摆动。
2.4 主同步器在机组运行中直接参与电网二次调频。在电液并列调节时，主同步器为“慢速”电液转换器，跟踪电液转换器变化改变机组负荷，其中主同步器的位置高于一定二次油压下10%左右，这样可保证在正常调节过程中机组负荷仅受电调控制。
主同步器特性与阀门手控特性匹配不好时，会造成运行中实际上主同步器起主导作用。主同步器跟踪不良，运行中加减负荷时主同步器存在迟缓，不能及时跟踪电液转换器。
2.5 高调门门杆断裂、锁母脱落或马蹄销、锁母磨损
下面为历年来高调门门杆断裂和锁母脱落情况统计表：
从以上高调门门杆出现的故障综合分析，发现存在如下问题：
（1）传动装置存在的问题：
在历次调门的检修中发现，传动杆的导向部分有严重的磨损现象，经分析，传动装置存在以下不合理因素：传动杆的轴承位于油动机壳体和调门复位弹簧内，在机组的运行过程中无法定期加注高温润滑脂，当机组运行一段时间后轴承易损坏抱死，使传动杆在调门开启过程中由上、下的直线运动变成圆弧运动，使门杆锁母受一个侧向力的作用，最终导致门杆从丝扣根部疲劳断裂。
(2)传动杆和门杆装配上存在的问题：
1)传动杆和门杆在装配上存在以下问题：
马蹄销平面和门杆锁母下平面的配合间隙仅为0.02mm，锁母在装配后在周向和轴向都不能转动或移动，而门杆与锁母的配合间隙为0.30-0.40mm，装配后门杆有晃动现象，所以当门杆在汽流的冲击下可造成高频振动，从而导致锁母销剪断、锁母脱扣。
2)为了防止马蹄销在运行中脱出，采取了在外部点焊的限位方式，当两个马蹄销由于装配或加工误差的原因使锁母在轴向受力不匀时，马蹄销不能周向转动，即不能在运动中自动平衡受力。因此锁母在调门反复开关过程中，在侧向力的作用下易从丝扣根部断裂。
3)门杆锁母与马蹄销装配间隙较大时，运行中在高压蒸汽的冲刷下造成门杆高速旋转，使锁母、马蹄销磨损严重磨损脱落。
2.6 调速部套磨损、迟缓
继动器滑阀、差动滑阀、反馈滑阀及配汽机构连接部件均存在磨损的可能。从大量的试验分析看，尤其油动机活塞运行工作位置长期处于调整状态，在弹簧作用力偏斜、滑阀四周油压分布不均、油流反作用力、过封度不合适的情况下，由于其负载大，极易产生局部磨损。一旦出现磨损就会出现卡涩及调节品质的恶化，增加了系统的非线性。
(1)弹簧作用力偏斜产生的迟缓。在调节系统中广泛作用着弹簧。当弹簧的两端不平行或弹簧的中心有偏斜时，滑阀在移动过程中，就会受到侧向作用力，从而产生偏斜。若在滑阀端面上有油压作用力，产生一个力偶，使偏斜加剧，在滑阀凸肩边缘和套筒壁面之间产生很大阻力，使迟缓增大。
(2)滑阀四周油压分布不均引起的迟缓。由于滑阀四周的间隙存在漏油，当漏油沿四周分布不均匀时，沿滑阀圆周上的压力分布也不均匀，由此产生侧向力作用。
2.7 调节系统排空不畅
如调节系统存在空气时，会造成系统容积常数增大，使原来的惯性环节变为振荡环节，极易产生系统振荡。同样，当油动机活塞腔室及继动器内积存空气时，也会造成系统波动，尤其是2、3号高调门活塞顶部的空气不易排尽，这也会激发自激荡。
2.8 压力油管漏油也会造成调节系统摆动。
3 调节系统负荷摆动的处理措施
根据存在的问题，针对性的采取了以下的处理措施。
(1)反馈套型线改进
反馈套型线为非线性曲线，与配汽机构阀门流量特性相匹配，保证了二次油压与功率的线性关系。改进后的高调门静态特性如下表：
改进后的反馈套型线使机组在正常运行中，油动机在107-151mm的范围内其反馈系数增加了一倍。增加反馈相当于减小了液压系统的增益，又增加了其响应速度，改变了系统时间常数，对提高系统的稳定性有较大作用。同时也使系统静态特性与设计要求相符。改进后，在二次油压相当于改前317-338 KPA 的范围内，系统的反馈系数保持在相当于改前317-326 KPA范围内的对应值。这样，即使二次油压较高时，系统也能保持稳定运行。
(2)对高调门伺服机的反馈滚轮、反馈滚轮轴、反馈滑块进行了更换，保持配合间隙在0.04-0.08mm范围内，并对反馈滚轮、反馈滚轮轴、反馈滑块配合表面进行渗氮处理，增加耐磨性，每隔一年利用大中小修更换一次。
(3)对特性不良的电液转换器进行更换，检查更换有问题的电缆。
(4)将主同步器开度开到96%后主同步器电机停电，机组冲转、加减负荷只由电液转换器控制，主同步器不参与跟踪。避免运行中加减负荷时主同步器存在迟缓，主同步器跟踪不良。
3.5 对传动杆和门杆装配进行改进：
(1)锁母改进：单锁母改进为双锁母装配，锁紧锁母锁紧后将两锁母点焊加固，同时将锁母与门杆丝扣的配合间隙保持在0.05-0.10mm的范围内，增加两者的配合紧力，可消除门杆的晃动现象。
(2)马蹄销和装配尺寸的改进：在马蹄销一侧周向铣一8mm的槽，在传动杆上相应部位打φ8的孔，装配后用φ8的合金圆柱销限位，同时对门杆锁母与马蹄销的配合间隙进行测量，使其保持在0.15-0.20mm的范围内。这样，当锁母下端面受力不均时，可确保马蹄销周向转动，自行平衡受力，消除门杆头部侧向力。
(3)传动杆和门杆装配方式的改进：传动杆和门杆装配方式改进为键连接，在门杆端部加工12×40×8的键，在传动杆端部加工13×45×10的键槽。
(4)除以上的改进措施外，必须利用每次的检修，对高调门传动杆轴承进行检查，加注二硫化钼脂，确保轴承转动灵活。
3.6 加强油质管理，保证滤油机连续运行，大中小修后，油循环油质不合格严禁向调节系统通油；更换磨损的质量不合格的滑阀；将弹簧改进为自动对中弹簧，上部弹簧拉杆采用活动球形接头，紧固螺母垫有球面垫片，消除了弹簧作用力偏斜；滑阀设计均压槽，提高了滑阀的灵敏度，减少局部磨损。
3.7 在油动机活塞腔室及继动器的最高点加装排空螺钉，进行连续排空，确保排空畅通，避免调速系统积存空气。
3.8 对压力油管进行打压查漏，更换漏油的压力油管
4 效果
以上的改进措施在两台机组的历次检修中已逐步实施，从2003年下半年后，两台机组未发生负荷摆动的故障现象。
5 结束语
由于捷制500MW机组调速系统结构复杂，造成负荷摆动的原因也是多方面的，为了更大的发挥大机组在电网中的应有作用，稳发多供，除严格日常的检修管理比如状态检修和点检定修制外，还要不断地努力探索新的途径和经验办法去避免机组的负荷摆动。
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