技术·余热发电专题丨水泥窑余热发电系统的操作维护和故障处理

余热发电系统汽轮机和发电机系统振动

汽轮机和发电机的振动量越小越好，有的汽轮机系统运行非常稳定，几乎不振动，而有的虽然符合运行要求（垂直振动＜30μm，水平振动＜50μm )，但振动明显。当然，系统振动与设备的制造质量和安装质量关系密切，对于已经投运的系统，加强维护和精心操作更为重要。

1、严格按照规程要求进行操作

多数振动由操作不当引起。根据运行经验，1 号和3号轴瓦是影响汽轮机和发电机振动大小的关键部位。例如，某台汽轮机停车前运行稳定，再次开机后系统出现振动，先从1 号轴瓦开始，然后带动3号轴瓦， 最后引发整体振动。当时水平振动量达到60～70μm，减小负荷后症状略轻，最后被迫停车。检查系统未发现异常，查阅运行记录发现系统冲转时，进汽压力达到1.3MPa，进汽温度330℃，而正常的冲转条件应该是进汽压力达到1.0MPa， 进汽温度250℃，说明参数偏高。这样，容易导致汽轮机上下气缸受热过快而膨胀不均。汽轮机膨胀量并网时只有1.7mm，而正常应在3.0mm 以上，说明系统没有膨胀开。严格按照规程要求，重新开机，系统恢复正常。另外，润滑油温度对汽轮机振动有一定的影响， 当蒸汽参数较低、汽轮机负荷不大时应调高温度，而达到额定参数时应适当降低油温。正常情况下，维持在39 ℃左右为宜。

2、润滑油品质对振动的影响

汽轮机的润滑通常使用HU-30 汽轮机油， 油质应符合GB2537—81 的规定。润滑油在运行过程中受高温、高压蒸汽侵蚀易造成水分超标，严重时会发生乳化，直接影响系统安全运行。汽轮机在正常运行期间振动量逐渐增大，监听轴瓦摩擦声音，感到声音发涩。怀疑润滑油有问题。化验结果表明，水分严重超标。后更换了润滑油， 故障消失。同时购置一台TL-100 型真空滤油机在线滤油，保障油质长期稳定，运行效果良好。

余热发电系统并网困难

发电系统的同期并网需要满足一定的条件：发电机与系统电压之差不大于10％，发电机输出电压频率与系统电压频率相同。匹配两侧电压通过调整励磁实现，匹配频率通过调整汽轮机转速实现。条件满足时，通过合上并网开关，实现系统并网。并网困难主要表现在下面2个方面。

1、频率相差较大

发电机输出电压的频率通过调整汽轮机转速实现，纯低温余热发电机组的转速调节系统采用数字电液调节控制系统，该系统主要由转速传感器、数字式调节器WOODWARD505、电液转换器（CPC）、油动机、调节汽阀等组成。汽轮机并网时，频率波动大，无法通过调节WOODWARD505 实现。后对油动机用煤油进行了清洗，恢复正常。说明液压机构油孔被堵塞，造成液压传动不灵，而无法调节汽轮机转速。建议通过滤油机在线滤油和定期更换CPC 前端的滤油器滤芯来保证油质，使系统长期稳定运行。

2、并网开关合不上

在系统满足同期并网的条件下，若并网命令已经发出，并网指示灯也有合闸显示，但瞬间消失，说明系统未并网成功。在发电机保护柜上的并网开关有2 个指示灯，绿灯表示分闸，未并网状态；红灯表示合闸，并网成功状态。一般情况下，并网不成功红灯熄灭后，绿灯就应该亮，以表示系统未并网。但故障发生时，红灯瞬间熄灭后绿灯也不亮， 说明并网开关系统有问题。检查并网开关，发现其辅助开关触点触发机构动作不灵活，处理后正常。

余热发电系统汽轮转速波动

汽轮机组正常运行时，速度比较稳定，即便有所波动也可以通过数字式调节器WOODWARD505 自动纠偏。一般情况下，505 设定的纠偏转速步幅为2r次。若CPC 的开度已经达到100%，而汽轮机转速降到2 950rmin 仍不能稳定住，说明系统已经发生故障。造成机组转速异常波动有下面2种可能。

1、系统保护动作

发电系统正常停车时， 需要先从电网解列运行。正常操作时，先将负荷按照规程要求降到零，再将并网开关打开，然后解除励磁。此时，并网开关打开后给数字式调节器WOODWARD505 发出解列信号，505收到信号后将自动把汽轮机转速降低50rmin， 即维持汽轮机在2 950rmin 运行， 以保护系统安全运转。同样的情况也会出现在系统并网时，若并网开关动作失败，也会给数字式调节器WOODWARD505 发出解列信号，原理相同。但是，如果该保护动作没有出现，就说明系统存在故障。比如并网开关故障，如果并网失败后， 并网开关的辅助开关不能正常发出失败信号，汽轮机将维持原转速不变，这应引起足够重视。当然，如果DCS 系统发出保护动作时，会通过磁力断路器将主汽门关闭，这时汽轮机转速将降到零。

2、供汽系统故障

若蒸汽输送系统出现故障，将使汽轮机组因受气量波动导致转速波动。如，某台汽轮机组在500rmin低速暖机时转速正常，当提速到1 200rmin 时，转速忽高忽低波动严重， 观察主汽门前、后压力出现0～1MPa 的往复变化， 主汽门前的温度也急剧下降，而SP、AQC 两个锅炉供汽压力和温度正常。将主汽门前的高压电动阀门的旁路阀门打开，系统又恢复正常。由此确定主汽门前的高压电动阀门故障。停车检查，打开高压电动阀门后，发现阀芯与阀杆脱落。阀芯脱落堵塞气路，造成汽轮机受气不足。进一步分析认为，该阀门为高压楔式闸阀，阀芯上部大、下部小，阀芯脱落时由于受1MPa 压力的蒸汽吹托，没有将气路闸死， 在电液转换器CPC 的调节下， 气流不断变化，从而导致主汽门前、后压力出现0～1MPa 的往复变化，转速忽高忽低波动严重的现象。

余热发电系统汽轮超速故障

一般情况下，汽轮机第一次启动、大修后及停机一个月后，应进行超速动作试验，以检验电调系统和危急遮断器动作准确性。试验安排在带20% 额定负荷运行1h 后进行。将负荷降到零， 先进行电超速试验，投入“超速试验许可”，将转速提升至3 270rmin，电调超速保护应动作。再进行机械超速试验，将转速提升至3 300～3 360 rmin，此时，危急遮断器应动作，否则必须立即手击危急遮断油门，停机调整危急遮断器动作。

对于9MW 汽轮机组， 设定的转速保护值为12%，超出该值时DCS 系统将保护停机。造成超速故障主要有2 种可能性： 一是高压蒸汽参数异常，压力和温度超出额定值而CPC 调整不过来； 二是发电机励磁系统故障。

还有一种现象也会引起DCS 系统超速报警，但实际上汽轮机系统并不超速，应予以重视，即因并网开关辅助开关误动作而发出停车信号，505 调节器收到该信号后按正常停机顺序将主汽门关闭，汽轮机转速开始下降， 正常时并网开关应事先断开解列系统，而实际上并网开关并未断开，此时电网开始给发电机供电将其变为电动机， 带动汽轮机被动高速运转，造成超速报警。如，某汽轮机组正常运行时因并网开关误动作而突然停车，停车前无任何报警，停车后DCS报超速12%故障，更换辅助节点后正常。可见并网开关至关重要，一定要定期检修，保证其正确动作。

原作者：王乃同

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