摘 要 由于孤网运行机组容量小，动态响应时间慢，稳定性差，抗冲击能力弱，容易出现调节系统工作不稳定现象，造成负荷波动、转速波动、供热波动、安全系数低等问题。本文总结了孤网运行机组在实际运行中常见的不稳定现象、原因和解决办法。
【关键词】汽轮机调节系统迟缓率 速度不等率 振荡
某公司自备热电厂为公司主业项目的配套工程，属自备、热电联产、孤网运行性质，主要承担供热和供电任务。热电厂规模为3×25MW抽凝式汽轮发电机组+3×160 t/h煤粉锅炉，已于2008年分别投产。在三台机组调试期间和几年的运行中都出现了调节系统工作不稳定的问题。
1 单机运行时一次调频系数影响稳定运行
一次调频能够在一定范围内自动调节机组转速，稳定机组运行。机组从0rpm冲转至3000rpm，从低负荷至满负荷，调门的开度差别很大，一次调频系数也要随之进行修正，既要满足快速响应的要求，又不能使调节系统发生不稳定，调门开度上下抖动，转速和负荷发生振荡。
事例：三台机组在单机运行时都容易波动，将一次调频系数调在0.2～0.25范围内合适，大于0.3就容易振荡。两机或三机并网运行时可调在0.3～0.4，提高机组的一次调频能力，稳定转速。
2 调节系统迟缓率过大影响稳定运行
调节系统会出现工作不稳定的情况，虽然导致这一状况的因素有很多，但最常见的是和迟缓率相关，通常迟缓率如果过大，会造成调节系统出现波动，而调节系统发挥着杠杆联接的关键作用。不仅如此，迟缓率的大小还与转速及负荷的变化值大小存在正相关，简而言之，迟缓率越大，转速计负荷的变化值也就会越大。
一旦传动放大机构与配汽机构出现迟缓率过大的现象，就要注意检查容易出现磨损的零件，比如调节部件连杆接头是否出现卡涩、松旷、滑阀过封度过大的情况等等，在日常工作中，要养成对设备和小部件不定期检查、保养和维修的习惯。
调节部件出现卡涩，有时会导致调节系统的迟缓率过大。而这种调节部件的卡涩和连接松旷、滑阀过封度过大等存在一定的区别。调节部件的卡涩通常表现为不等值、甚至是间断的，而连接松旷、滑阀过封度过大是经常存在的。所以从这一角度而言，调节部件卡涩对系统的影响存在不等幅、间断、非周期性的特点。具体表现在实际工作中就是，当调节部件长时间停留在同一个工况工作时，往往会出现卡涩情况，但是在不做人工修理的前提下，调节部件在经过大幅度反复工作之后，卡涩又会自动消失，所以在一定程度上，是很难摸清其周期性的。电负荷和热负荷具有经常变化的特点，也因此孤网运行机组在面对它们时，调节部件不会长时间停留在某一工况工作，经常处于活动状态。因此，孤网运行的机组不需要人为参与负荷的大幅度变化工作。
事例：1号汽机进汽调节门传动机构间隙大引起调节系统波动故障。
2.1 故障现象
（1）进汽调节门开度在60%左右时油动机上下不停地波动，造成负荷不稳定，波动大。
（2）调门给定并没有改变，脉动油压随着油动机的波动有小的变化。
（3）油动机的波动有时像调幅波一样有规律的变化。
（4）抽汽调节门也有小的波动。
2.2 处理措施
调整伺服模块FM146A的P电位器，减小90℃（逆时针），波动幅度减小，减小到近180℃，基本稳定。但是，负荷变化时调节系统响应变慢，转速变化大。
2.3 原因分析
初步怀疑高压油动机有问题，现场检查发现三角架与调节阀左边提杆连接处的轴套没有安装，造成传动机构间隙大，左右两边动作不平衡，进汽不稳定，使负荷波动。处理后恢复伺服模块P值，调节系统稳定运行。
3 调节汽门重叠度出现错误
在比较理想的状态下，配汽机构的特性呈现为一条直线。实际在运行过程中，是存在一定误差的，这种误差的存在和每一调节汽门的特性、相邻两个调节汽门的重叠度都有密切关系，重叠度的大小对调节系统的稳定性会产生直接而重大的影响。
3.1 重叠度过大的情况
一旦出现重叠度过大的情况，其运行原理可以这样形象的阐释，在某段负荷内，同一时间是有两个调节汽门在对流量进行有效控制，因此在这段负荷内，如果油动机行程或调节汽门行程在没有较大范围浮动的前提下容易引起较大的功率变化，进而导致调节系统出现波动及增加节流的损失。
3.2 重叠度过小的情况
重叠度过小所带来的负面影响主要表现在两方面。其一，重叠度如果过小可能存在空行程，功率变化和调节汽门升程改变量极不匹配，功率变化较小，而调节汽门升程改变量则较大。在比较极端的情况下，配汽机构特性甚至呈现水平状，这直接说明此负荷下所对应的调节汽门升程是不定的，其工作点可以从A到B范围内变化，此时即使负荷是固定不变的，油动机却会一直处在上下摆动的运动状态，而且摆动速度是极为缓慢的；其二，重叠度过小，会增大油动机的工作行程，这等于间接减少了油动机的富裕行程，对油动机是极为不利的。
通过以上分析我们可以得知，保持合适的汽门重叠度是十分重要的，吸取以往的经验我们总结出，在前一个调节汽门开启到其门后的压力为门前压力的90%时，后一个调节汽门即开启为最合理。在实践工作过程中要注意把这个范围作为衡量值。
3.3 重叠度破坏
25MW机组进汽调门提板上有五个调门，如果在运行中某个调门脱落就会严重破坏调门重叠度，造成负荷大波动。
事例：2号机组运行时负荷突降
3.3.1 故障现象
2号机组运行时负荷突然由16.18MW突降至5.38MW，调门开度由44.61㎜升至49.34㎜，进汽量由76t降至37t。
3.3.2 原因分析
怀疑调门出现故障造成负荷突降，进行调门开、关试验，发现调门在50～64㎜范围内变化时负荷变化很小，只有650KW左右。调门开到67㎜时带负荷18.5MW，比以前带同样负荷时开度要大的多。初步判断3#调门可能脱落关闭造成负荷突降。停机检修，拆开调门后发现是1#调门和2#调门杆断裂，调门落下不起作用，调门重叠度被严重破坏，造成负荷大波动的现象。
4 调节油系统存在异常状况
调节油系统存在异常情况，势必会对调节系统的稳定性产生负面影响，而这种影响有的是直接的、有的是间接的。比如油压波动就是直接的，而油中渗入水分，导致元件出现腐蚀生锈情况，或者油中出现机械杂质等等，都是间接影响。
4.1 油压波动
供油系统的油压出现波动，对调节系统带来的负面影响是众所周知的，同时造成油压波动的因素也比较复杂。但是系统分来，主要归结为以下两方面，第一方面，油系统中进入了空气。对于这一问题，笔者稍后将做重点阐述；第二方面，主油泵和注油器自身的工作性能稳定性不够。主油泵和注油器工作性能的不稳定和设计、制造工艺、安装等因素紧密相关，在此不做赘述，下面重点阐释一下第一方面的问题。
在对调节系统稳定性产生危害的诸多因素中，油压波动可谓分量十足，危害程度也是最大。追溯油压波动的根源，是由于油流中渗入了空气。而空气之所以能进入油流中，则主要有两方面原因造成。首先，油路系统中空气分离条件是否达标，将对油中空气的存在与否产生重要影响。要顺利实现油路系统中空气分离，必须满意以下这些条件，油箱容积需要够大；油位适中，不可过高更不能过低；排烟风调试得当、进口保证严密；回油管路避免布置过高，以免造成回油飞溅等等。这些条件都满足了，才有可能实现空气的充分分离。空气充分分离，空气才不能进入油箱之中。其次，油流中混进空气，还在于油系统的空气没有排除彻底。这和高低压油泵启动的先后顺序有直接关系，如果在启动前，先操作的是高压油泵，那么油流在高速运转的情况下，势必会卷进大量气泡。因此从这个层面而言，再启动前，务必要先启动低压润滑油泵，待低压润滑油泵运行一段时间之后，再启动高压电动油泵，这样做的直接好处就是可以有效驱除调节系统各部套及油路中的空气。
清除积存在调节油系统中空气的方法有很多，笔者在这里着重介绍两种，一种是在调试过程中，运用手打急遮断器的办法，通过人工参与驱使调速系统波动，这对积存空气的清理将会产生良好效果；另外一种是通过开设排气孔的方式，开设的位置可在可能存在积存空气的死区，或者弯管、套腔室的最高位置。
4.2 油质不良
除了油压波动是影响调节系统稳定性的重要因素之外，油质优良与否也对调节系统稳定性发挥着关键性的作用，通常油质不良涵盖两个方面：油质不清洁、油质劣化。
液压调节元件具有间隙微小的特点，也正因为这一特性，要求油质必须纯净，一旦掺杂进机械杂质，尤其是较硬的沙粒时，将势必造成卡涩，进而影响调节系统顺利波动。 在油质纯净良好的前提下，所有机组基本都能保持调节系统正常工作，但随着运行时间的增长，可能会出现油中进水，酸加增高等情况，油质的劣化，间接的结果就是调节元件的锈蚀和卡涩，所以最终出现调节系统波动也是必然。
基于以上情况的分析，我们大致可以总结出以下几种应对解决方案。第一，对于正在运行工作中的机组，要加强对于油质的检查，查看是否存在油中进水、油温过高或者掺有其他杂质的情况，一旦发现问题，要及时做出处理，比如要解决油中水分和杂质，可采取定期取样化验实施监督、不间断滤油等。第二，对于大修后的机组，一定要严格把关油管路系统清理和透平油的过滤工作，对于调节部套各腔室的死角也不可忽视，务必做到仔细认真检修，确保油循环质量。
5 对错油门的过封度及卡涩的详尽阐释
5.1 对过封度的阐释
合适的过封度对于断流式放大机构的错油门滑阀而言是十分重要的，这主要是由机组运行的转速和脉冲油压决定的，机组运行的转速并非绝对稳定的，而脉冲油压也并不是固定不变的，而是在一定范围内波动。即使机组运行的转速保持在绝对稳定的状态之下，脉冲油压的波动也无法避免，其自身的这种波动是由油管中的涡流、主油泵供油压力的脉动等引起。由此我们可以得知，滑阀其实也是处在一定范围内的波动状态。因此要避免出现油动机波动的情况，必须保持一定的过封度。
在设置过封度的过程中，切忌过大，如果出现过封度过大的情况，则容易造成调节系统的迟缓率增大和动态性能恶化，因此掌控好合适的度是十分必要也是很重要的。对过封度的测量可采用以下方法：当过封度呈现负值时，可通过在套筒窗口焊锡的方法加以调整，或者把套筒和滑阀同时置于平板，然后借助游标卡尺，一一进行精密测量；当错油门的套筒能够比较拆下时，则可直接人工取出，查看滑阀的凸肩是否和套筒窗口是否相配，并根据检查结果，做出有针对性的处理。
5.2 对滑阀卡涩的阐释
滑阀的卡涩和多种因素有关，不仅仅是油质，以下是列举的几种情况
5.2.1 滑阀和套筒机械加工存在误差
出现这种误差会带来诸多问题，比如带逆锥滑阀的卡紧力、由于滑阀的倾斜造成的液压卡紧力。
5.2.2 由于滑阀作用力偏斜引起的卡涩
滑阀和套筒之间出现摩擦会引起滑阀卡涩，而二者之间之所以会出现摩擦，主要是由于作用在滑阀上下的作用力不同心，作用力不同会造成力偶，进而导致滑阀出现倾斜，直至和套筒壁靠在一起，这种情况在使用弹簧来平衡油压的变化时尤为显著。引起弹簧偏心的因素主要有两方面，一是弹簧位置安放不恰当；二是弹簧制造质量低下。因此要避免弹簧偏心情况的出现，就要着重把握好这两点。
5.2.3 错油门滑阀与套筒的配合间隙会引起卡涩
错油门滑阀与套筒的配合间隙有严格标准，必须符合制造厂的要求，太大或者太小都会引起卡涩。间隙太大，容易造成内部漏油，不但浪费油，还会致使工作难以稳定进行；间隙太小，虽然在做冷态测量时时尚灵活，但此时滑阀的工作温度基本上等于油温，但高于套筒温度，当处于工作状态时，就可能出现卡涩。
要做好滑阀卡涩的预防工作，需要提前注意以下几点：严把设计制造关，提高精确度，最大限度减少误差，为此可采用对压弹簧来平衡油压的结构，具体来讲就是，把弹簧支承在弹簧座内，发挥顶针的作用，把弹簧座与滑阀紧密联系起来；在滑阀表面开均压槽等。日常技术人员检修机组的过程中，要格外重视查看滑阀的工作状态，一旦发现异常，及时做出处理，确保透平油质良好，各部件正常运转，最终全面提高调节系统的稳定性。
6 结语
从以上分析中我们可以得知，要确保孤网运行机组调节系统工作的稳定性并非一蹴而就的，需要解决调节系统迟缓率过大、调节汽门重叠度错误、调节油系统异常、过封度不恰当、卡涩等诸多可能会引起调节系统不稳定的因素，为此需要相关技术人员做出长期而艰苦的努力，我们有理由相信，只要工作人员持之以恒、坚持不懈、认真投入，就一定可以促使孤网运行机组调节系统更加稳定、顺利的工作。
参考文献
[1]侯林鹏，王佳利，郭海龙.自容式油动机DEH电液调节系统在孤网运行机组上的成功应用[J].液压气动与密封，2013，01：54-57+60.
[2]史恺.汽轮机调节系统工作不稳定分析[J].黑龙江科技信息，2007，06：38+143.
作者单位
国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司 新疆维吾尔自治区哈密市 839000