引言

某鋼鐵公司發(fā)電站汽輪機(jī)是以高爐煉鐵時(shí)產(chǎn)生的高爐煤氣和煉鋼時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐煤氣作為燃料,利用一座320t/h的高溫超高壓鍋爐給汽輪機(jī)提供高溫超高壓蒸汽進(jìn)行發(fā)電。高壓進(jìn)汽部分由主汽門與高壓調(diào)節(jié)閥組成,正常運(yùn)行時(shí)主汽門全開(kāi),高壓調(diào)節(jié)閥運(yùn)行方式也同步延展為單閥與順序閥兩種模式。鋼鐵企業(yè)煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)大的特殊性,導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷變化較大,為了能夠確保在負(fù)荷突變時(shí)不至于引起過(guò)大的熱應(yīng)力和熱變形,目前該機(jī)組應(yīng)用單閥運(yùn)行模式。機(jī)組控制系統(tǒng)使用DEH控制系統(tǒng),DEH控制系統(tǒng)示意圖如圖1所示,運(yùn)行時(shí)由主控器提供設(shè)定值,合理轉(zhuǎn)化為單個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥的對(duì)應(yīng)開(kāi)度指令,控制程序是利用位移傳感器LVDT1與LVDT2的平均值進(jìn)行調(diào)門閥位控制,調(diào)節(jié)主蒸汽的進(jìn)汽量,從而調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷。調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制邏輯簡(jiǎn)易圖如圖2所示。

1汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥問(wèn)題背景研究

某鋼鐵公司發(fā)電站2#機(jī)組額定功率為93MW,于2018年3月1日投產(chǎn)運(yùn)行。自2018年9月起,2#汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)DEH調(diào)速系統(tǒng)就開(kāi)始有故障,運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)負(fù)荷會(huì)有2～3MW的波動(dòng),并且隨著時(shí)間的推移,負(fù)荷波動(dòng)也逐漸變大:2019年7月開(kāi)始負(fù)荷波動(dòng)達(dá)到5～10MW。高壓調(diào)節(jié)閥加減負(fù)荷有兩個(gè)檔位,分別為1%和0.2%調(diào)節(jié)度,如果用1%調(diào)節(jié)則負(fù)荷波動(dòng)10MW以上,用0.2%調(diào)節(jié)則負(fù)荷仍然有5～8MW波動(dòng)。

高壓調(diào)節(jié)閥中輸入值與反饋值偏差為3%～6%,且機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)不局限于某個(gè)負(fù)荷,有時(shí)50MW加減波動(dòng)頻繁,有時(shí)60MW波動(dòng)頻繁,因此在每個(gè)負(fù)荷上都可能波動(dòng):并且由于調(diào)門波動(dòng)造成開(kāi)機(jī)時(shí)升速曲線很難保證,轉(zhuǎn)速波動(dòng)大,特別是在3000r/min額定轉(zhuǎn)速時(shí)大約有30r/min的上下波動(dòng),造成機(jī)組并網(wǎng)困難。

由于2#汽輪機(jī)的負(fù)荷波動(dòng),為了保證機(jī)組不超負(fù)荷運(yùn)行,運(yùn)行中需要給機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)余量,造成2#機(jī)組運(yùn)行時(shí)很難達(dá)到額定負(fù)荷93MW,最高負(fù)荷只能維持在85MW左右(此時(shí)負(fù)荷一直波動(dòng)在80～90MW,有時(shí)會(huì)波動(dòng)到95MW）,同時(shí)也給配套的320t/h高溫超高壓鍋爐的水位調(diào)節(jié)造成了很大影響。

另外,因?yàn)榭刂瞥绦蚴抢梦灰苽鞲衅鱈VDT1與LVDT2的平均值進(jìn)行調(diào)門閥位控制,當(dāng)調(diào)整其中任意一個(gè)位移傳感器的值時(shí),其反饋值均會(huì)受到影響,所以為保證機(jī)組的安全正常運(yùn)行,需要在停機(jī)情況下對(duì)高壓調(diào)節(jié)閥的反饋值進(jìn)行修正。同時(shí),發(fā)現(xiàn)油動(dòng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)行程測(cè)量連桿出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象,在調(diào)節(jié)中油動(dòng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)行程測(cè)量連桿的行程受阻,造成油動(dòng)機(jī)位移連桿彎曲。

油動(dòng)機(jī)活塞經(jīng)常抖動(dòng),在抖動(dòng)時(shí)負(fù)荷突然增大,最高曾突然增大20MW。為了防止機(jī)組負(fù)荷突然增大,超過(guò)額定功率,2#機(jī)組運(yùn)行時(shí)必須給負(fù)荷留下波動(dòng)余量,故而不能帶滿負(fù)荷,否則將嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行以及機(jī)組的發(fā)電量。

2問(wèn)題產(chǎn)生的原因分析

2.1油動(dòng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)行程測(cè)量連桿卡澀

油動(dòng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)行程測(cè)量連桿與固定板的間隙太小且均為不銹鋼材質(zhì),沒(méi)有潤(rùn)滑效果,容易造成卡澀現(xiàn)象:同時(shí)油動(dòng)機(jī)中沒(méi)有安裝防塵裝置,固定板與行程測(cè)量連桿長(zhǎng)期處于含塵環(huán)境中,固定板與行程測(cè)量連桿之間會(huì)積累一定量的灰塵,這也是導(dǎo)致測(cè)量連桿卡澀的原因。而行程測(cè)量連桿卡澀會(huì)使測(cè)量連桿行程受阻,導(dǎo)致位移連桿彎曲。

2.2油動(dòng)機(jī)活塞抖動(dòng)

油動(dòng)機(jī)活塞與調(diào)節(jié)閥的連桿使用螺母連接,因?yàn)殇撹F企業(yè)的特殊性,煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)大,使機(jī)組負(fù)荷變化較大,高壓調(diào)節(jié)閥需頻繁動(dòng)作,長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行將造成油動(dòng)機(jī)活塞與調(diào)節(jié)閥連桿的連接螺母松動(dòng),使閥芯開(kāi)度與實(shí)際不符,并引起油動(dòng)機(jī)活塞抖動(dòng),從而造成高壓調(diào)節(jié)閥的輸入值與反饋值偏差較大。

2.3高壓調(diào)節(jié)閥的輸入值與反饋值偏差大

根據(jù)上述分析可知,偏差大的原因主要為油動(dòng)機(jī)活塞與調(diào)節(jié)閥連桿的連接螺母松動(dòng)。控制程序是利用位移傳感器LVDT1與LVDT2的平均值進(jìn)行調(diào)門閥位控制,當(dāng)調(diào)整其中任意一個(gè)位移傳感器的值時(shí),其反饋值均會(huì)受到影響,因此為了保證機(jī)組的安全正常運(yùn)行,需要在停機(jī)情況下對(duì)高壓調(diào)節(jié)閥的反饋值進(jìn)行修正。

3問(wèn)題的處理

根據(jù)上述對(duì)油動(dòng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)行程測(cè)量連桿卡澀的原因分析,從避免固定板與行程測(cè)量連桿的金屬與金屬接觸出發(fā),考慮在固定板孔與行程測(cè)量連桿之間加一個(gè)具有一定潤(rùn)滑作用的石墨圓環(huán)。具體是將固定板孔擴(kuò)大后,加入一個(gè)具有潤(rùn)滑效果的厚度為20mm剛性石墨圓環(huán),為防止行程測(cè)量連桿上下運(yùn)動(dòng)時(shí)將其帶出,需要將其固定,同時(shí)為防止石墨環(huán)孔積灰后卡澀,將石墨圓環(huán)的內(nèi)徑適當(dāng)增加了0.5mm,使現(xiàn)場(chǎng)行程測(cè)量連桿與石墨圓環(huán)之間存在一定的空隙,防止行程測(cè)量連桿在頻繁運(yùn)動(dòng)及長(zhǎng)時(shí)間積灰后卡澀。加石墨環(huán)后示意圖如圖3所示。

圖3加石墨環(huán)后示意圖

根據(jù)上述對(duì)油動(dòng)機(jī)活塞抖動(dòng)的原因分析,對(duì)油動(dòng)機(jī)活塞與調(diào)節(jié)閥連桿的連接螺母進(jìn)行了固定,以免高壓調(diào)節(jié)閥頻繁動(dòng)作、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行造成油動(dòng)機(jī)活塞與調(diào)節(jié)閥連桿的連接螺母松動(dòng)。伊皓等針對(duì)高壓調(diào)節(jié)閥閥桿的固定以及調(diào)門抖動(dòng)問(wèn)題的處理,決定在連接螺母與調(diào)節(jié)閥連桿中增加一個(gè)定位螺桿,起定位以及固定的作用,即對(duì)油動(dòng)機(jī)活塞與調(diào)節(jié)閥連桿進(jìn)行定位固定,確保油動(dòng)機(jī)活塞與調(diào)節(jié)閥連桿的連接螺母不會(huì)因?yàn)轭l繁動(dòng)作而松動(dòng),從而避免油動(dòng)機(jī)活塞抖動(dòng)。

根據(jù)上述對(duì)高壓調(diào)節(jié)閥的輸入值與反饋值偏差大的原因分析,為確保在運(yùn)行時(shí)能夠?qū)ξ灰苽鞲衅鬟M(jìn)行修正或者更換,主要對(duì)控制程序做了些許優(yōu)化?？刂瞥绦蚋臑閮?yōu)先選擇位移傳感器LVDT1進(jìn)行閥位控制,當(dāng)位移傳感器LVDT1的偏差達(dá)到3%時(shí),位移傳感器LVDT1報(bào)故障,同時(shí)自動(dòng)切換至位移傳感器LVDT2控制。這樣,在單一位移傳感器LVDT故障時(shí),可以在線對(duì)位移傳感器LVDT進(jìn)行修正或者更換,從而有效避免單一位移傳感器LVDT故障導(dǎo)致閥門抖動(dòng)甚至停機(jī)處理,確保機(jī)組的發(fā)電量不受影響。

4結(jié)語(yǔ)

綜上,本文針對(duì)油動(dòng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)行程測(cè)量連桿卡澀、油動(dòng)機(jī)活塞抖動(dòng)以及高壓調(diào)節(jié)閥的輸入值與反饋值偏差大等問(wèn)題,介紹了原因分析過(guò)程與處理措施。

(1）為避免固定板與行程測(cè)量連桿的金屬與金屬接觸,將固定板孔擴(kuò)大后,加入一個(gè)具有潤(rùn)滑效果的厚度為20mm的剛性石墨圓環(huán)。

(2）在連接螺母與調(diào)節(jié)閥連桿中增加了一個(gè)定位螺桿,對(duì)油動(dòng)機(jī)活塞與調(diào)節(jié)閥連桿進(jìn)行定位固定,防止其因?yàn)榻?jīng)常調(diào)節(jié)而松動(dòng)。

(3）對(duì)控制程序做了些許優(yōu)化,改為優(yōu)先選擇位移傳感器LVDT1進(jìn)行閥位控制,當(dāng)位移傳感器LVDT1的偏差達(dá)到3%時(shí),位移傳感器LVDT1報(bào)故障,同時(shí)自動(dòng)切換至位移傳感器LVDT2控制。

對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行處理后,汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥問(wèn)題得到了有效解決,汽輪機(jī)負(fù)荷波動(dòng)減小,保證了汽輪機(jī)的安全運(yùn)行以及發(fā)電量不受影響。