Эксплуатационная надежность системы регулирования турбин ГТ-100-ЗМ ЛМ3
БАСКАКОВА Л. П., инж., Донтехэнерго
Использование газотурбинных установок ГТ-100-ЗМ Л М3 в качестве пиковых агрегатов предъявляет высокие требования к надежности их автоматических систем регулирования (АСР).
Устойчивая работа АСР способствует уменьшению износа деталей горячего тракта ГТУ, улучшает ее экономические показатели. Работу АСР можно считать удовлетворительной, если амплитуда колебаний сервомоторов топливных клапанов на холостом ходу не превышает 1 мм. Опыт показал, что наиболее вероятными причинами неустойчивости АСР в этом режиме являются:
повышенная чувствительность золотника регулятора скорости турбины низкого давления (ЗРС ТНД), люфты в электромеханическом преобразователе (ЭМП);
засорение масляного фильтра на входе в линию управления ЗРС ТНД или попадание в нее воздуха;
преждевременное открытие регулирующего клапана низкого давления (РКНД) II ступени;
низкая температура масла; высокая частота вращения электродвигателя ограничителя мощности (ОМ);
низкая частота вращения ротора ТВД (не вступил в работу регулятор скорости ТВД);
нарушение настройки сервомоторов антипомпажных клапанов (АПК).
Иногда качания АСР на холостом ходу возникают из-за слишком низкого напряжения питания ЭЧСР (менее 111 В). Уменьшение его на 5 В приводит к снижению управляющего тока ЭМП ТНД на 8 мА, а тока ЭМП ТВД — на 100— 110 мА. Поэтому наладка регуляторов напряжения агрегатов питания ЭЧСР должна выполняться весьма тщательно.
Характерным признаком нормальной работы АСР является отсутствие воздействия ОМ на ЗРС ТНД в диапазоне частоты вращения ротора ТНД 2700— 3000 об/мин.
Для повышения стабильности настройки сервомоторов АСР необходимо свести к минимуму осевой люфт букс золотников регулятора безопасности ТНД.
Антипомпажные клапаны должны быть настроены таким образом, чтобы они не перемещались в режиме холостого хода и полностью закрывались к моменту достижения нагрузки примерно 50 МВт. В конце закрытия АПК не должны перемещаться резко, иначе будут происходить броски электрической нагрузки. Возникающие иногда броски нагрузки при разгружении ГТУ в основном обусловлены нечеткой работой датчика управляющего воздействия (ДУВ), кинематически связанного с механизмом управления. Наиболее характерными являются следующие нарушения его нормальной работы:
задевание пружины силового замыкания ДУВ за корпус и ее скачкообразное движение;
самопроизвольные перемещения ведущей шестерни ДУВ вдоль оси и задевание ее за кулачок механизма управления;
проскальзывание валика ДУВ в торцевых шпонках сельсина;
люфты в шпоночных пазах шестерен ДУВ.
Представляется целесообразным для упорядочения функционирования ДУВ пружину силового замыкания ДУВ выполнить спиральной.
Длительная и надежная эксплуатация АСР обеспечивается при условии качественного монтажа, хорошей промывки маслопроводов и тщательной очистки масла.
Условия работы автономной системы маслоснабжения АСР ГТ-100-ЗМ значительно благоприятнее, чем у близких по конструкции систем маслоснабжения АСР паровых турбин ЛМЗ мощностью 300—1200 МВт (отсутствие источников обводнения, аэрации и повышенного нагрева масла, а также присосов пыли).
Для повышения стабильности АСР температуру масла следует поддерживать на уровне 45 °С. Если она ниже 35 °С, то характеристики сервомоторов РКВД и РКНД значительно отличаются от требуемых. Поэтому пуск ГТУ при низкой температуре масла в системе регулирования является рискованным, так как может повыситься скорость роста частоты вращения на отдельных этапах, возрастет вероятность помпажа, возникнут броски температур газов.
Для интенсификации предпускового прогрева масла целесообразно искусственно увеличить расход в системе регулирования за счет открытия задвижки на линии проверки воздушно-масляного аккумулятора. При закрытой задвижке повышение температуры масла до рабочей (45 °С), происходит за 220 мин, при открытой — за 125 мин (рис. 1).
Существенное влияние температуры на протечки масла в ЗРС ТВД вынуждает устанавливать достаточно большую перекрышу золотника относительно окон управления сервомотором РКВД. При этом ток управления ЭМП ТВД на холостом ходу должен быть достаточным, чтобы ЗРС вышел за пределы перекрыш. В противном случае регулятор скорости ТВД в работу не вступит, а это ухудшит устойчивость АСР на холостом ходу.
Рис. 1. Нагрев масла в системе регулирования с момента включения МНР при открытом (1) и закрытом (2) вентиле на линии слива масла перед ВМА
Рис. 2. Проверка компенсационной способности АСР при снижении напорного давления
Тщательная очистка масла в АСР позволяет поддерживать чувствительность системы регулирования на достаточно высоком уровне, поэтому важное значение имеет состояние фильтра тонкой очистки (качество намотки ткани на каркасы фильтрующих элементов, устранение паразитных протоков масла помимо фильтра, правильный подбор сечения ограничительной шайбы на подводящем маслопроводе). Для создания небольшого разрежения в сливных линиях узлов АСР представляется целесообразной установка эксгаустера на баке регулирования.
Проверка компенсационности АСР при изменении напорного давления проводилась за счет постепенного прикрытия задвижки на насосе регулирования (рис. 2). Исходное положение сервомотора РКВД — 60 мм, РКНД — 46 мм. Снижение напорного давления с 23 до 14 кгс/см2 приводит к дополнительному открытию сервомоторов РКВД на 4 мм, РКНД — на 2 мм.
Клапаны автоматических затворов (КАЗ) начинают прикрываться при давлении 18,5 кгс/см2, полное их закрытие имеет место при 14,25 кгс/см2. Срабатывание гидравлической защиты происходит при давлении 13—14 кгс/см2. Таким образом, снижение напорного давления с 23 до 18,5 кгс/см2 приводит к небольшому повышению нагрузки ГТУ, дальнейшее падение давления вызывает постепенное закрытие КАЗ и срабатывание гидравлической защиты.
В процессе эксплуатации выяснилось, что при срабатывании ГТУ якори электромагнитных выключателей (ЭМВ) часто оставались в «выбитом» положении. Это создавало определенные неудобства для персонала. Специальные опыты показали, что причиной этого является существенный магнитный поток в ЭМВ, вызываемый наличием пониженного дежурного напряжения (используемого в цепях индикации исправности ЭМВ). Для предотвращения «залипания» якорей ЭМВ в месте контакта подвижных и неподвижных элементов электромагнитов установлены дистанционные кольца из немагнитного металла.
Экспериментальным путем определено, что диапазон надежного срабатывания ЭМВ составляет от 220 до 44 В. При меньшем напряжении ЭМВ сработать не могут.
Представляется целесообразным ввести блокировку, запрещающую пуск ГТУ при отсутствии напряжения в цепях ЭМВ (отключен соответствующий автомат питания АП-50). Подобные случаи неоднократно имели место.
Частые пуски и остановы ГТУ сопровождаются на отдельных этапах вибрацией ее элементов, передающейся и на узлы АСР. Данное обстоятельство может вызвать самопроизвольное изменение настройки органов топливораспределения, смещение и расцентровку отдельных узлов. Поэтому все узлы должны быть защищены от самопроизвольного развинчивания. Должны быть тщательно заштифтованы все сочленения рычажных связей топливных клапанов и их сервомоторов, зафиксированы все крепежные элементы.
Весьма важным для поддержания высокого технического состояния ГТУ является уровень ремонтного обслуживания. Суммарное время работы узлов регулирования относительно невелико. Нет смысла ежегодно производить их полную разборку и ремонт для искусственного увеличения объема работ. Должны быть созданы иные условия для стимулирования ремонтного персонала, предусматривающие обеспечение высокой надежности ГТУ и постоянную готовность ее к пуску.
Для упрощения ремонтного обслуживания АСР целесообразно установить штепсельные разъемы на кабели подачи напряжения к электродвигателям механизма управления и ограничителя мощности, что облегчит разборку соответствующих узлов.
