謝建發(fā)

（浙江浙能工程技術(shù)有限公司，浙江寧波，315000）

引言

現(xiàn)代火力發(fā)電廠基本都是采用汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對機組的啟停和運行時的控制。汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）是通過對系統(tǒng)內(nèi)的末級執(zhí)行機構(gòu)的控制來對汽輪機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對汽輪機的保護(hù)。DEH系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的故障會嚴(yán)重影響汽輪機的安全運行，對故障的預(yù)防和及時處理是我們檢修維護(hù)人員的重點工作。

1 DEH系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)簡介

DEH系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)為電液伺服執(zhí)行機構(gòu)。其為液動型，其功能為接收DEH控制信號，將微弱的電信號放大然后轉(zhuǎn)換為液壓信號，通過油動機及閥桿驅(qū)動與之獨立配套的閥門，改變開度。600MW機組中，一般有6個調(diào)節(jié)閥，4個主汽閥。4個高壓調(diào)節(jié)閥（CV閥）、2個中壓調(diào)節(jié)閥（ICV閥）及右側(cè)高壓主汽閥（MSV閥）為調(diào)節(jié)型，通過伺服系統(tǒng)來實現(xiàn)。左側(cè)高壓主汽閥（MSV閥）油動機和雙側(cè)中壓主汽閥（RSV閥）為開關(guān)型，一般通過電磁閥控制。油動機的液壓動力油一般為磷酸脂抗燃油，由抗燃油箱（EH油箱）供油。

機組在啟動和運行過程中，DEH系統(tǒng)接收協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)指令或者運行人員手動發(fā)出的增、減指令，以調(diào)節(jié)閥的位置信號和發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速信號、功率信號為反饋，進(jìn)行閉環(huán)分析處理及運算，輸出相應(yīng)的控制信號到伺服閥，改變調(diào)節(jié)閥的機械開度，從而控制機組的運行[1]。

2 DEH系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)常見故障分析及處理

2.1 LVDT傳感器故障

2.2.1 LVDT傳感器原理簡介

線性位移傳感器即LVDT主要由一個初級線圈、2個次級線圈、外殼、孔膛、鐵芯等部件組成。其原理為：對初級線圈提供一定頻率的交變電壓，2個次級線圈就產(chǎn)生了相應(yīng)的感應(yīng)電動勢，鐵芯的位置變化就造成2個次級線圈輸出電壓的變化[2]。兩個次級線圈電壓之差為傳感器的輸出，其值與鐵芯的移動量呈線性關(guān)系，因此通過測量傳感器的輸出，可以計算出鐵芯的運動位移量。LVDT中的運動的鐵芯未與設(shè)備中的線圈產(chǎn)生直接機械接觸，因此這種非接觸式位置傳感器可以用于需頻繁動作的場景。

2.1.2 LVDT常見故障及處理情況

（1）LVDT支架固定螺絲脫落

2017年7月4日上午，某廠檢修人員發(fā)現(xiàn)1號機2號高調(diào)門反饋2指示在5%-30%之間波動，反饋1指示為37%，保持不變。因DEH控制系統(tǒng)內(nèi)部會對2個反饋信號進(jìn)行高選選擇，畫面顯示37%，調(diào)門正常，無任何實際影響。檢修人員在現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)就地的2號線性位移傳感器LVDT支架固定螺絲全部脫落。在采取措施重新固定后，顯示恢復(fù)正常。故障原因：就地調(diào)門處振動大，且檢修人員未及時發(fā)現(xiàn)隱患，固定螺絲全部脫落，引起一個位置反饋波動。

（2）溫度過高導(dǎo)致LVDT性能下降

2016年11月25晚,4號機組負(fù)荷大幅波動，維護(hù)人員檢查發(fā)現(xiàn)4號機高調(diào)門2位移傳感器LVDT2故障，就地拆開位移傳感器LVDT2的接線，CRT指示為-25%?，F(xiàn)場萬用表測量位移傳感器LVDT 2線圈發(fā)現(xiàn)電阻值不穩(wěn)定，絕緣性能也下降。11月26日，辦理措施強制關(guān)4號機高調(diào)門2信號并退出相應(yīng)保護(hù)后，對4號高調(diào)門2位移傳感器LVDT2進(jìn)行更換。經(jīng)現(xiàn)場檢查，位移傳感器LVDT2的線圈處所測溫度較其他調(diào)門偏高近100℃(其他調(diào)門約為100℃，主要是LVDT2附近保溫沒做好)。更換位移傳感器LVDT后，聯(lián)系設(shè)備部門將調(diào)門周邊加鐵皮及保溫棉包裹，溫度約降為100℃。更換完畢后，調(diào)門開度指示正常。故障原因：位移傳感器LVDT長期在高溫環(huán)境下運行，其性能和壽命下降，導(dǎo)致指示跳變從而引起機組負(fù)荷波動。

（3）安裝方式造成故障

2017年08月10日，運行期間發(fā)現(xiàn)4號高調(diào)門反饋2指示在12%-18%之間波動。就地檢查發(fā)現(xiàn)線性位移傳感器LVDT傳動桿根部齊根斷裂。采取措施更換線性位移傳感器LVDT固定桿后，指示正常。故障原因：調(diào)門線性位移傳感器LVDT安裝過程中，存在傳動桿與孔不同心現(xiàn)象，就地調(diào)速汽門處振動大、設(shè)備長期運行、連桿金屬疲勞，運行期間頻繁動作導(dǎo)致線性位移傳感器LVDT傳動桿斷裂。

此類故障除了安裝LVDT鐵芯時注意桿孔同心及鐵桿與引出桿垂直外，還有一種改進(jìn)方法，就是在機組停機檢修時，將LVDT傳感器鐵芯與閥門引出桿固定聯(lián)接的方式改為活動聯(lián)接。原鐵芯與閥門引出桿為螺母固定聯(lián)接，閥門引出桿稍有偏離原始位置就會帶動鐵芯與線圈產(chǎn)生接觸摩擦，通過在鐵芯與引出桿直接加裝一個帶萬向可調(diào)方向接頭，改進(jìn)后傳感器鐵芯與閥門引出桿變成了柔性連接，減輕鐵芯桿上承受的側(cè)向力，保證鐵芯的活動靈活性。

2.1.3 LVDT故障總結(jié)與分析

DEH系統(tǒng)中調(diào)速汽門的VC模塊會對2只線性位移傳感器LVDT的反饋信號進(jìn)行比較，然后選擇高值。因此，若故障LVDT的反饋信號值不大于另一支正常LVDT的反饋信號值，VC卡中取的信號為正常LVDT的反饋信號，此時汽門不會動作，對此時的機組調(diào)門和負(fù)荷無任何影響，但系統(tǒng)中已無冗余配置，系統(tǒng)安全性已受影響，應(yīng)及時消除缺陷。如果故障LVDT的反饋值比另外一路正常反饋大，則VC卡中接收的反饋為故障信號，該調(diào)速汽門無法準(zhǔn)確控制閥門實際位置，系統(tǒng)失去調(diào)節(jié)功能[3]。

根據(jù)多年的LVDT故障處理經(jīng)驗，LVDT傳感器主要是由于現(xiàn)場環(huán)境溫度高、油動機運行中汽門處振動大、設(shè)備長期運行的復(fù)雜環(huán)境和其他人為因素下LVDT感應(yīng)桿松動或斷裂、LVDT線圈磨損等故障。因此，提出了以下防范措施： (1)定期檢查、緊固就地線性位移傳感器LVDT固定螺絲，并做好記錄；(2)調(diào)門處增加圍板，以降低線性位移傳感器LVDT環(huán)境溫度； (3)安裝線性位移傳感器LVDT時，傳動桿固定要垂直，且孔、桿同心。

2.2 電纜及信號連接故障

2.2.1 信號干擾

現(xiàn)在很多電廠都是將2只LVDT信號電纜采用同一根電纜線來傳輸信號。這種情況下，這兩路LVDT反饋信號之間就存在相互干擾的可能，我們在現(xiàn)場對原接線方式進(jìn)行檢測后，發(fā)現(xiàn)靜態(tài)時反饋交流電壓有（0.05~0.7）V，在單獨采用1根屏蔽電纜傳輸1個LVDT傳感器的反饋信號后，交流電壓只有0.02V左右波動，有明顯降低。

LVDT傳感器反饋信號通過電纜在從就地傳回機房的過程中，信號會受到許多電磁干擾。電磁干擾有靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩種干擾。當(dāng)現(xiàn)場信號電纜與電源電纜處于同一電纜槽盒，特別是平行在一起時，靜電感應(yīng)干擾的大小就取決于信號電纜與電源電纜的相對位置，當(dāng)其距離特別近時，220V的電源電纜能對信號電纜產(chǎn)生接近100V的干擾電壓。因此，我們可以專門為DEH控制及反饋信號電纜敷設(shè)一個單獨的電纜槽盒或者加裝隔板與現(xiàn)場其他的電源電纜隔離開來，保證DEH系統(tǒng)的穩(wěn)定性[4]。同時，為了減少電磁感應(yīng)的干擾，還應(yīng)盡量將電纜槽盒的就地位置遠(yuǎn)離現(xiàn)場能產(chǎn)生強力磁場的設(shè)備（大型電機、變壓器等）

2.2.2 連接或接線接觸不良

由于工作人員的原因，控制回路指令線松動，接觸不良，就地接線端子壓接位置錯誤，未將接線壓入正確的端子壓片下等情況，在現(xiàn)場振動環(huán)境中，都會引起指令信號時有時無、反饋錯誤等情況，從而引起閥門頻繁調(diào)節(jié)、波動。

部分公司的線性位移傳感器引出線采用航空插頭的連接方式，航空插頭長期在高溫度、振動大的環(huán)境下，插針容易氧化腐蝕和接觸不良，從而引起的信號波動[5]。

2.2.3 接地不規(guī)范

信號電纜的屏蔽電纜不得浮空，必須接地。當(dāng)信號源在就地處的屏蔽線未接地時，控制室處必須將屏蔽層接地。LVDT傳感器信號電纜在傳輸回控制室中一般都會經(jīng)過接線盒，現(xiàn)場檢修人員在接線盒處拆解線后，回裝時經(jīng)常會有將屏蔽層電纜忽略不接或者多根屏蔽電纜并接在一起等情況，這些接地不規(guī)范的行為，無法有效消除電磁擾動，引起信號波動，油動機擺動。

解決的辦法是將所有現(xiàn)場傳感器控制及反饋信號進(jìn)行屏蔽，地線均接到控制室信號地上，整根電纜屏蔽線應(yīng)全程連續(xù)，接線盒處通過端子一一連接。

2.3 閥門故障

2.3.1 調(diào)門卡澀

當(dāng)閥門工作在卡澀區(qū)間附近時，在蒸汽力的作用下，閥門在卡澀下死點突然跳到門桿的上死點，造成流量突然增大。根據(jù)反饋運算，DEH系統(tǒng)就會發(fā)出關(guān)小該閥門的指令。在關(guān)小的過程中，在彈簧及蒸汽的作用下，閥門又會卡澀區(qū)間的上死點突然跳變到閥桿卡澀死區(qū)的下死點，閥門實際行程改變太大，造成流量偏小， DEH系統(tǒng)隨機又會發(fā)出開大該閥門指令。如此反復(fù)，調(diào)門擺動，造成負(fù)荷隨著油動機的擺動而擺動。此種情況下只能停機對調(diào)門進(jìn)行解體檢修，故障消除了重新開機。

2.3.2 調(diào)速汽門VC控制卡故障

2016-03-05 ，3號機組負(fù)荷擺動。經(jīng)現(xiàn)場檢查，就地調(diào)門MOOG閥(美國穆格公司伺服閥)、線性位移傳感器LVDT及回路無異常，DCS電子間DEH控制柜VC(閥門伺服模件)控制卡第2路指示燈滅，判斷VC控制卡CPU發(fā)生故障。采取措施后對VC控制卡進(jìn)行更換，更換后故障消失。故障原因：VC控制卡件長期運行發(fā)生故障，導(dǎo)致負(fù)荷產(chǎn)生波動

2.3.3 伺服閥故障

某個伺服閥故障后，其不能對接受到的DEH控制器輸出的電信號做出及時、準(zhǔn)確的反應(yīng)，其對應(yīng)的的調(diào)門則失去動力，不能調(diào)節(jié)，嚴(yán)重情況甚至?xí)P(guān)，導(dǎo)致機組停機。這類故障較的主要原因是油質(zhì)不合格，有渣滓、顆粒等沉淀物存在，抗燃油部分雜質(zhì)被阻擋在伺服閥濾芯和節(jié)流孔處，這些部件的開孔比較小，當(dāng)油品不合適時極易阻塞節(jié)流孔進(jìn)而降低油動機、油缸的進(jìn)油和回油速度，造成執(zhí)行機構(gòu)動作的緩慢或卡澀。部分雜質(zhì)進(jìn)入伺服閥內(nèi)部，也容易造成噴嘴部分堵塞，滑閥卡澀，不能準(zhǔn)確控制油動機的高壓油及回油控制口。

解決辦法主要是嚴(yán)格控制油質(zhì)，機組啟動前充分進(jìn)行油循環(huán)，油質(zhì)化驗合格后才允許EH油進(jìn)入油動機。

3 結(jié)束語

DEH系統(tǒng)各執(zhí)行機構(gòu)關(guān)系著DEH系統(tǒng)能否的正常的運行，關(guān)系著汽輪機的安全。因此，我們要重視運行中執(zhí)行機構(gòu)的各個細(xì)節(jié)，才能最大程度降低調(diào)門故障次數(shù)?，F(xiàn)根據(jù)故障處理經(jīng)驗，提出了以下防范措施：(1))檢修期間嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，加大對檢修質(zhì)量的監(jiān)督，檢修后的閥門運行順滑、連貫、無卡澀；(2)定期更換壽命到期的控制設(shè)備； (3)加強EH油質(zhì)檢驗工作。加強濾油，保證油質(zhì)，在油質(zhì)檢驗合格后，才能將伺服閥投入。

DEH控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、保護(hù)作用對高參數(shù)、大容量機組顯得非常重要，其可靠性也越發(fā)關(guān)鍵。引起上述故障的原因都是一些細(xì)小的因素，但對機組的安全運行卻有著不可忽視的影響。因此，在日常維護(hù)中應(yīng)將EH油質(zhì)、LVDT接線及固定等作為重點檢修工作，平常的巡檢中還應(yīng)注意觀察LVDT的緊固螺栓是否松動，汽門是否存在不正常振動等情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，將隱患消滅在萌芽狀態(tài)，保證機組的安全運行。

[1]趙銳芳.天富熱電DEH監(jiān)控系統(tǒng)及常見問題分析與處理[D].石河子大學(xué),2015.

[2]饒海濤.LVDT傳感器在井徑測量中的應(yīng)用探討[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報,2007,(4):89-91.

[3]丁小平.火電廠DEH系統(tǒng)中LVDT的常見故障及處理[J].安徽電力,2011,(1):65-66.

[4]溫勝.汽輪機DEH改造調(diào)門控制與反饋常見問題及對策[J].天津電力技術(shù),2002,(4):40-43.

[5]沈俊.DEH伺服控制系統(tǒng)的位移反饋故障分析[J].浙江電力,2004,(2):58-60.