离心压缩机驱动透平调速器调节原理及故障分析

学术论文采集所得 2007-07-09 15:46:08

王  辉,陈英杰

    摘  要:介绍离心压缩机驱动PGPL型调速器在工业透平运行中的控制调节原理;列举调速器的典型故障,分析故障现象并加以处理,根据针阀调整位置与机组调节系统不协调、缓冲活塞面积发生变化和油中进水的故障现象,提出了五点建议。
    关键词:离心压缩机;驱动;透平;调速器;调节原理;典型故障;分析

    化工厂透平通常是作为泵、压缩机等较大型机组的驱动机,透平转速的改变是依靠调节系统来完成的,而调速器是整个调节系统的中枢,调速器在运行中一旦出现故障就必须停机,影响正常生产。现场应用最多的是PGPL型调速器,该调速器是美国WOODWARD公司的产品。
    一、调节原理
    调节系统由感应机构、放大机构、执行机构和反馈机构组成。感应机构接收调节信号,并转换成另一种调节信号输出。这种调节信号微弱,必须经放大机构放大,然后指挥执行机构,调节进汽量,改变工况。反馈机构将感应机构输出信号引起工况变化后的信息反馈给感应机构。
    对于调节品质要求比较高或干扰严重的场合,即在稳定工况下,转速与给定值必须保持严格的对应关系。这种调节系统称为无差调节系统。即给定值不变,则转速保持原数值不变。
    PGPL型调速器是一种机械离心式调速器,采用软反馈的机械液压调节系统.无差调节。PGPL型调速器可以就地手动操纵同步器,使透平工况变化,也可以通过波纹管接受远程风压信号而改变工况。
    当调速器处于平衡状态时,由于针阀的泄漏作用,油路A和油路B中油压相等,缓冲活塞处于中间位置,此时,反馈活塞上下的油压相等,当透平因负荷增加而使转速下降时,调速器飞锤的离心力减小,弹簧力推动调速器滑环及断流滑阀向下运动,压力油经断流滑阀油口流入油路B。流入油路B中的压力油分两部分,一部分推动缓冲活塞向右移动,另一部分经针阀流入油路A。从缓冲活塞右侧排出的油和针阀流入油路A的油流入油动机活塞的上部,推动活塞向下运动开大调节阀。
    缓冲活塞两侧的压力差和缓冲活塞的位移成正比,这个压力差作用在反馈活塞的上下两侧,推动断流滑阀向上移动,关小进油口,对断流滑阀起负反馈作用。当断流滑阀的油口关小时,由于油路B中的油经针阀流入油路A,缓冲活塞逐渐回到中间位置,活塞两侧油压也逐渐趋于相等,通过反馈活塞对断流滑阀的反馈作用也逐渐减弱。当最后达到新的平衡状态时,断流滑阀回到初始位置,缓冲活塞达到新的工作位置。
    在新的工作状态下,由于反馈活塞上下的油压差等于零,所以为了保证断流滑阀能回至初始位置,必然要求调速器转速保持为常数,也就是在不同的负荷下,透平的转速保持不变,实现无差调节。
    针阀的流通面积是可调的,流通面积越小则缓冲活塞回到中间位置所需要的时间就越长,当针阀完全关闭时,缓冲活塞就不能回到中间位置,在过渡过程结束后,反馈活塞两侧将保持一定的压力差,为了使断流滑阀能够回到中间位置,调速器的转速会有相应的变化,使飞锤产生相应的离心力,以平衡反馈活塞上下的压力差。所以,当针阀完全关闭时,PGPL调速器就成为一个有差调节系统。但是,在针阀完全关闭后,负荷变动时将要求缓冲活塞有较大的行程,而结构上缓冲活塞的行程是有限的,因此,实际上是不能稳定运行的。
    二、故障分析实例
    在实际运行中,有许多故障是调速器本身造成的,也有调节系统的原因,但它的表现却是从调速器反映出来的。
    下面就调速器本身的几个典型故障进行分析。
    实例一
    1.故障现象
    1989年11CN301透平大修开车后,当转速升到8 100r/min时出现转速波动,当继续升速达9 600r/min时转速仍波动,使机组无法正常工作。
    2.分析处理
    现场确认是调速器故障后,拆下调速器进行检修。解体后发现调速器内部油中含水,机内部件均有不同程度的腐蚀,使得输出杆卡涩,无法动作,其中有些部件已报废,根本无法正常工作。我们对各部件进行处理,更换报废件,使调速器再次回到工作状态,运转正常。
    3.结论
    油中进水,造成锈蚀。
    三、结论
    经我们检修的许多调速器中,腐蚀、磨损、卡涩占调速器故障的90%以上,由此而报废的零部件占的比例最大。其中油中含水是造成腐蚀的主要因素;油中杂质过多是造成磨损和卡涩的主要原因。另外,运动部件的磨损过多导致调速器工作不正常。因此,除了要求调速器的检修质量外,特别要注意用油质量。为此我们建议:
    1.调速器要定期解体检查,了解各部件的磨损、腐蚀、卡涩以及密封等情况;
    2.调速器的检修要调整准确,保证质量;
    3.要求精心操作,不可马虎大意,注入的油一定要严格过滤,达到油位要求,绝不可注入污油;
    4.运行中发现异常问题应紧急处理,不可免强维持;
    5.对调速系统故障要全面分析,对各个部件要仔细认真检查。

参考文献
[1]大连工学院工业汽轮机教研室编.工业涡轮机[M].北学工业出版社.
[2]倪维平.自动调节原理与透平机械自动调节[M].机械工业出版社.
[3]WOODWARD GOVERNOR COMPANY. PG-PL.GOVER-NOR.
[4]WOODWARD GOVERNOR COMPANY.PLANT OPERAT-ING PROBLEMS.


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