对汽轮发电机组调节汽阀的改造

      汽轮机的功率大小调节主要是通过改变进入汽轮机的蒸汽流量来实现的，
执行机构称为配汽机构，它由调节汽阀和传动机构组成。用喷嘴调节法的汽轮机
由多个依次开启的调节汽阀来控制流量。如果下一个阀门是在上一个阀门全开以
后才开启，那么阀门总升程与流量的特性曲线将是一较大曲折的线，这是不允许
的。因此，通常是在上一个阀门尚未完全开启时，下一个阀门便提前开启，这个
提前开启的量称为调节汽阀的重叠度，它一般在10％比较合适，过小不能消除曲
线中曲折部分，引起负荷摆动；过大则阀门的节流损失增大，机组经济性降低。
这在制造厂家一般已经设计好了，但在实际应用中仍会经常碰到因装配或汽流扰
动等原因，造成调节系统特性曲线发生变化引起负荷摆动。现以广州市煤气公司
广州油制气厂2#汽轮机负荷摆动为例，介绍对该类现象的解决措施。

      一、调节系统存在的问题油制气厂2#汽轮机（B3-3.43/0.981 ）属纯背压
式供热机组，机组自投产以来一直存在负荷摆动及负荷滑移的现象，影响机组平
稳运行，主要有如下问题（以电定热方式运行）。

      1.手操同步器增减负荷过程中，发现负荷要么不动，一动就是500 ～1000kW，
然后稳定在极少的几个稳定点上，如：500k W、1000kW、2000kW、2800k W 、3000kW.
而且在某个稳定负荷点运行时，随着热网参数的波动或电网频率的变化，负荷也
会出现大幅滑移的现象，即从这个稳定点一下滑移到另一个稳定点，操作频率非
常高。

      2.若将负荷置于不稳定区域内，则会出现来回摆动的现象，最大摆幅达1250kW，
考虑负荷频繁摆动对机组安全不利，一直以来的运行方式均是采取尽可能避开不
稳定区域来运行，有时甚至采取降低初参数（来汽压力）来维持正常运作，机组
效率因此受到影响。另外，由于热网需求量无法固定，机组也就不能长期定于某
一稳定负荷点运行，故经常为保证供汽而采取蒸汽排空或投减温减压器来维持。

      针对上述问题，每年都要花去很多精力去研究以消除缺陷。如认为调节系
统有卡涩，把整个系统解体进行清洗、调整；认为错油门及压力变换器弹簧预紧
力不足或安装中心不对等而进行更换、调整。但结果是没有从根本上解决问题。
最后对机组进行了一次全面会诊分析，利用排除法把问题锁定在调节汽阀上，并
有针对性地进行技术改造，获得了理想效果。

      二、改造措施会诊结果为调节汽阀重叠度有问题，而且通过观察每个球形
阀的表面汽流冲刷的线形，可以发现当蒸汽流通过提板群阀时，对阀碟有扰动作
用，而引起负荷摆动。因此决定对阀碟进行形状改造，以减少扰动及保证重叠度。

      1.打开蒸汽室盖，复核调节汽阀及连杆的原始安装情况，将两阀杆抽出，
然后将横梁带阀碟放入蒸汽室内进行检测：4#、5#阀碟上下提升均不动，其他阀
碟的间隙为：1# 0.9mm、2# 1.2mm、3# l.0mm、6# 0.4mm，这说明原装配不是很
理想，但横梁水平可以满足要求。

      2.该机组共有6 个阀碟，其中1#为梨形阀、2#至6#为球形阀，考虑球形阀
在刚刚开启时蒸汽对它产生的冲击及涡流较大，影响重叠度，决定将2#至5#阀碟
由球形改为梨形（阀碟按阀座实测数据的要求由厂家提供），因为梨形阀较长的
尾部能更多地伸进扩压管内，在提板提升（开阀）时，延长了阀碟开启的时间，
以缓冲汽流对阀碟的扰动作用（参见图1 、图2 ）。而改造的前提是不改变机组
的动态特性，故1#、6#阀碟保持不变，保证机组能正常定速和接带额定负荷。其
他各阀行程调整时则按照：原设计图纸的原始行程加阀碟（阀碟及横梁放进扩压
管后）的间隙减梨形阀尾部直身长度，以保证重叠度即可。

      3.测量调节汽阀重叠度，在汽缸相对应的每个阀碟的前后分别装上压力表，
测得阀门前压力p0及阀门后压力p0′，依据公式：重叠度＝（p0－p0′）/p0 得
出每组汽阀的重叠度均在10.5% ～11.4% （标准是10% ）之间，消除了流量特性
曲线中的曲折部分，即达到消除负荷摆动的目的，这相对于改变了阀碟的形状所
引起的节流损失，增大现象并不突出，几乎可以忽略不计。

      三、效果采取以上措施后，通过调试以及一年多的运行结果表明，除个别
点（2600kW负荷时摆动超过150kW ）外，其他区域均较稳定，特别是在额定负荷
段效果更好，消除了近十年的困扰。为机组的安全、经济运行提供了有力的保障。
每年减少因机组负荷不稳定引起的二次蒸汽排空量达3800t ，按蒸汽成本60元／
t 计算，每年减少不必要的损失达22.8万元。同时还给运行操作人员带来极大的
便利，减少了因机组负荷摆动带来的一系列额外操作，大大减轻了工人的劳动强
度。实践证明，针对因调节汽门重叠度引起的汽轮机负荷摆动的问题，通过改变
调节汽阀阀碟的形状、延长汽阀开启时间以消除因汽流通过而产生的扰动，最终
达到消除负荷摆动的目的是可行的。