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摘要：汽轮机调速系统油管路振动严重威胁着机组的安全运行。文章以某发电厂解决该问题的实际出发，详细管路振动的原因分析、事故处理及改进措施做一阐述, 以供参考
关键词：发电厂；汽轮机调速；油管振动；原因分析；改进措施Abstract: The speed regulating system of turbine oil pipeline vibration is a serious threat to the safe operation of the unit. The actual taking a certain power plant to solve the problem of processing, analysis, and improvement measures and elaborates the cause of the accident with the vibration of the pipeline, for reference
Keywords: power plant; steam turbine speed; tubing vibration; cause analysis; improvement measures
中图分类号：TM62文献标识码：A 文章编号：
1 前沿
某发电厂11号、12 号汽轮机在整机调试启动过程中, 汽轮机组的调速油管均发生过不同程度的强烈振动。虽经安装单位多次停机检查处理, 采取了一些必要的减振技术措施, 但在以后的多次开机过程中仍发生不同程度的调速油管振动现象。汽轮机调速油管振动不仅延长了机组的开机时间, 影响正常并网发电, 而且多次造成调速油系统油管接头松动泄漏, 引起火灾, 严重地威胁机组的安全运行。
2 调速油管振动原因分析
调速油管振动主要发生在开机过程中和低负荷阶段增加负荷时。当机组转速上升到2800r/min 左右时, 调速系统开始动作, 内部用油量突增, 调速油管便发生强烈振动, 油动机活塞上下摆动; 尤其当机组转速达到3000r/min以后停用高压电动油泵过程中, 调速油压大幅度摆动, 调速油管剧烈振动, 严重时造成机组跳闸; 有时当机组由40一60 M W 增负荷后, 在调门回降过程中, 调速油管也会发生振动现象。造成汽轮机调速油管振动的原因, 有以下几方面。
2.1 调速油管布里不合理
图1 为我厂11号机调速油系统布置图, 从图可见, 调速油管入口处取自压力油母管的顶部, 这显然是不合理的, 以125 MW 中间再热式汽轮机为例, 由于调节部件多, 供油管路长, 系统复杂, 开机时供油系统会挟带大量的空气, 在一定的时间内很难全部排除。油中的空气多半积聚于油管的上部, 油管标高越高, 积聚的空气就相应增加。
图1
当油压变化时, 油中的空气起到一个刚度很低的弹簧作用, 在油压升高时吸收能量; 油压降低时放出能量, 加速了油压的波动, 油中空气越多, 这一效应越显著。当供油系统有扰动时, 如调速系统扰动, 调门关小或高压电动油泵停运时, 就会造成调速油管的强烈振动。
2. 2 供油系统携带空气
在油箱开始加油时, 空气混杂油中, 被携带入油箱中, 运行中启用排烟风机很难把油中的空气全部排走; 如果排烟风机调试不当或排烟风机进口不严密, 油箱中很难建立负压, 油中空气会逐渐增多。
汽轮机回油以自由射流方式进入油箱, 油液面受到扰动产生很多泡沫, 同样会使油中集气增加; 运行中油箱油位偏低, 油管负压段不严密, 也会使油中吸入空气, 如我厂11号机小修检查注油器时, 发现注油器扩散管负压段法兰螺栓脱落, 法兰平面垫床吹掉, 消除后效果明显好转。
2.3 主油泵出口止回阀卡涩
机组投运初期,当转速升到3000r/min停用高压电动油泵过程中, 曾多次发生机组跳闸、主汽门关闭事例。这主要是因为停用高压电动油泵以后,主油泵出口止回阀不能迅速打开所引起。主油泵止回阀不能迅速打开有两种原因,一是止回阀阀蝶导杆配合间隙处有杂物卡涩;另外当机组300Or/min 时,高压电动油泵的出口油压高于主油泵的出口油压, 是造成止回阀不能迅速打开的主要原因。如我厂11号机高压电动油泵出口油压运行时为1.3M Pa,主油泵出口油压在机组3000r/ m in 时为1.2MPa , 止回阀在两面压差作用下, 仍处于关闭状态; 另一方面, 调速油压力油管取自止回阀之前, 当高压电动油泵停运以后, 由于止回阀的开启速度滞后于安全油压的下跌速度, 止回阀尚未打开, 安全油压已降到0.5MPa以下, 亦会造成机组跳闸, 主汽门关闭。有时止回阀虽已经打开, 但因卡涩没开足仍有可能造成瞬间供油中断, 使主汽门关闭。
3 调速油管的振动改进措施
早期投产的125 MW 汽轮机调节系统经不起外界的干扰, 常发生调速系统振动。许多电厂已作了多方面的改进, 制造厂也采取了一系列完善措施, 如油動机下增设三次油压转换器, 消除了动态过程中油动机的相互干扰; 放大器取消过压阀, 消除了过压阀动作对二次油压的影响, 油动机错油门由平口错油口改为梯形错油口, 对抑制油压波动, 提高调速系统稳定性起到了良好的效果。但油系统挟带空气引起调速系统振动在新投产的机组中仍多次发生, 为此,结合电厂的改进经验对两台机组的调速系统作了如下改进措施, 初步消除了调速油管的振动。
3.1 检修方面处理措施
a.调速油滤网的调速油管增装一路Dg10管阀直通回油管, 如图1 。开机时开启该阀门、使调速油中的空气排至回油管道中, 调速系统正常后关闭该阀门。
b.主油泵泵壳顶部增开1.2放空气孔,对于排除供油系统内空气, 减少油压波动, 效果较好。
c.主油泵出口止回阀改进, 如图2。即在止回阀阀蝶底部和阀蝶导杆套上部分别增开1.5放空气孔, 使机组启动时能排除止回阀两侧管道中的空气, 同时在止回阀阀盖上部加设Dg6节流阀直通回油管, 使阀蝶上腔室与回油相通, 减少阀蝶上侧承受油压的作用力, 加大阀蝶开启力, 以保证正常运行时阀蝶开足。
图2
d.高压电动油泵运行时出口压力1.3M Pa , 比主油泵3000r/min 的出口油压高0.1M Pa, 根据叶轮切割定律, 将电动油泵叶轮直径由原来的335mm切割到325mm ,使机组在3000r/min 时高压电动油泵出口油压低于主油泵出口油压,以保证止回阀在汽轮机转速到达3000r/min 之前就能开启, 从而消除了停用高压电动油泵对调速系统扰动的影响。
e.12号机组调速油管入口由压力油母管顶部改接到母管侧部,调速油管振动明显小于11号机。另外, 分别对两台机组的调速油管进行加固处理, 对减少油管振动也起到了一定的作用。
3. 2 运行的应急措施
鉴于125M W 汽轮机供油系统挟带空气对调速油管振动的影响,在机组尚未改进前, 运行人员可以先启用润滑油泵, 用低压油驱赶油系统空气,一般运行4h左右, 再启动高压电动油泵运行2h左右, 进一步驱赶调节系统各部套及油路中的空气, 基本上可以避免开机过程中的调速油管振动问题。经验表明, 当上述措施仍不能消除油管振动时, 可以适当改变启动阀的位置, 或推进手动危急遮断器, 泄去安全油压和调速油压, 人为地使调速系统波动, 对于驱赶调节系统中的空气, 同样能收到良好的效果。
关键词：发电厂；汽轮机调速；油管振动；原因分析；改进措施Abstract: The speed regulating system of turbine oil pipeline vibration is a serious threat to the safe operation of the unit. The actual taking a certain power plant to solve the problem of processing, analysis, and improvement measures and elaborates the cause of the accident with the vibration of the pipeline, for reference
Keywords: power plant; steam turbine speed; tubing vibration; cause analysis; improvement measures
中图分类号：TM62文献标识码：A 文章编号：
1 前沿
某发电厂11号、12 号汽轮机在整机调试启动过程中, 汽轮机组的调速油管均发生过不同程度的强烈振动。虽经安装单位多次停机检查处理, 采取了一些必要的减振技术措施, 但在以后的多次开机过程中仍发生不同程度的调速油管振动现象。汽轮机调速油管振动不仅延长了机组的开机时间, 影响正常并网发电, 而且多次造成调速油系统油管接头松动泄漏, 引起火灾, 严重地威胁机组的安全运行。
2 调速油管振动原因分析
调速油管振动主要发生在开机过程中和低负荷阶段增加负荷时。当机组转速上升到2800r/min 左右时, 调速系统开始动作, 内部用油量突增, 调速油管便发生强烈振动, 油动机活塞上下摆动; 尤其当机组转速达到3000r/min以后停用高压电动油泵过程中, 调速油压大幅度摆动, 调速油管剧烈振动, 严重时造成机组跳闸; 有时当机组由40一60 M W 增负荷后, 在调门回降过程中, 调速油管也会发生振动现象。造成汽轮机调速油管振动的原因, 有以下几方面。
2.1 调速油管布里不合理
图1 为我厂11号机调速油系统布置图, 从图可见, 调速油管入口处取自压力油母管的顶部, 这显然是不合理的, 以125 MW 中间再热式汽轮机为例, 由于调节部件多, 供油管路长, 系统复杂, 开机时供油系统会挟带大量的空气, 在一定的时间内很难全部排除。油中的空气多半积聚于油管的上部, 油管标高越高, 积聚的空气就相应增加。
图1
当油压变化时, 油中的空气起到一个刚度很低的弹簧作用, 在油压升高时吸收能量; 油压降低时放出能量, 加速了油压的波动, 油中空气越多, 这一效应越显著。当供油系统有扰动时, 如调速系统扰动, 调门关小或高压电动油泵停运时, 就会造成调速油管的强烈振动。
2. 2 供油系统携带空气
在油箱开始加油时, 空气混杂油中, 被携带入油箱中, 运行中启用排烟风机很难把油中的空气全部排走; 如果排烟风机调试不当或排烟风机进口不严密, 油箱中很难建立负压, 油中空气会逐渐增多。
汽轮机回油以自由射流方式进入油箱, 油液面受到扰动产生很多泡沫, 同样会使油中集气增加; 运行中油箱油位偏低, 油管负压段不严密, 也会使油中吸入空气, 如我厂11号机小修检查注油器时, 发现注油器扩散管负压段法兰螺栓脱落, 法兰平面垫床吹掉, 消除后效果明显好转。
2.3 主油泵出口止回阀卡涩
机组投运初期,当转速升到3000r/min停用高压电动油泵过程中, 曾多次发生机组跳闸、主汽门关闭事例。这主要是因为停用高压电动油泵以后,主油泵出口止回阀不能迅速打开所引起。主油泵止回阀不能迅速打开有两种原因,一是止回阀阀蝶导杆配合间隙处有杂物卡涩;另外当机组300Or/min 时,高压电动油泵的出口油压高于主油泵的出口油压, 是造成止回阀不能迅速打开的主要原因。如我厂11号机高压电动油泵出口油压运行时为1.3M Pa,主油泵出口油压在机组3000r/ m in 时为1.2MPa , 止回阀在两面压差作用下, 仍处于关闭状态; 另一方面, 调速油压力油管取自止回阀之前, 当高压电动油泵停运以后, 由于止回阀的开启速度滞后于安全油压的下跌速度, 止回阀尚未打开, 安全油压已降到0.5MPa以下, 亦会造成机组跳闸, 主汽门关闭。有时止回阀虽已经打开, 但因卡涩没开足仍有可能造成瞬间供油中断, 使主汽门关闭。
3 调速油管的振动改进措施
早期投产的125 MW 汽轮机调节系统经不起外界的干扰, 常发生调速系统振动。许多电厂已作了多方面的改进, 制造厂也采取了一系列完善措施, 如油動机下增设三次油压转换器, 消除了动态过程中油动机的相互干扰; 放大器取消过压阀, 消除了过压阀动作对二次油压的影响, 油动机错油门由平口错油口改为梯形错油口, 对抑制油压波动, 提高调速系统稳定性起到了良好的效果。但油系统挟带空气引起调速系统振动在新投产的机组中仍多次发生, 为此,结合电厂的改进经验对两台机组的调速系统作了如下改进措施, 初步消除了调速油管的振动。
3.1 检修方面处理措施
a.调速油滤网的调速油管增装一路Dg10管阀直通回油管, 如图1 。开机时开启该阀门、使调速油中的空气排至回油管道中, 调速系统正常后关闭该阀门。
b.主油泵泵壳顶部增开1.2放空气孔,对于排除供油系统内空气, 减少油压波动, 效果较好。
c.主油泵出口止回阀改进, 如图2。即在止回阀阀蝶底部和阀蝶导杆套上部分别增开1.5放空气孔, 使机组启动时能排除止回阀两侧管道中的空气, 同时在止回阀阀盖上部加设Dg6节流阀直通回油管, 使阀蝶上腔室与回油相通, 减少阀蝶上侧承受油压的作用力, 加大阀蝶开启力, 以保证正常运行时阀蝶开足。
图2
d.高压电动油泵运行时出口压力1.3M Pa , 比主油泵3000r/min 的出口油压高0.1M Pa, 根据叶轮切割定律, 将电动油泵叶轮直径由原来的335mm切割到325mm ,使机组在3000r/min 时高压电动油泵出口油压低于主油泵出口油压,以保证止回阀在汽轮机转速到达3000r/min 之前就能开启, 从而消除了停用高压电动油泵对调速系统扰动的影响。
e.12号机组调速油管入口由压力油母管顶部改接到母管侧部,调速油管振动明显小于11号机。另外, 分别对两台机组的调速油管进行加固处理, 对减少油管振动也起到了一定的作用。
3. 2 运行的应急措施
鉴于125M W 汽轮机供油系统挟带空气对调速油管振动的影响,在机组尚未改进前, 运行人员可以先启用润滑油泵, 用低压油驱赶油系统空气,一般运行4h左右, 再启动高压电动油泵运行2h左右, 进一步驱赶调节系统各部套及油路中的空气, 基本上可以避免开机过程中的调速油管振动问题。经验表明, 当上述措施仍不能消除油管振动时, 可以适当改变启动阀的位置, 或推进手动危急遮断器, 泄去安全油压和调速油压, 人为地使调速系统波动, 对于驱赶调节系统中的空气, 同样能收到良好的效果。