薛穎毅

（山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司， 山西 古交 030200）

引言

數(shù)字電液控制系統(tǒng)指的是通過計(jì)算機(jī)控制器與電液轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，控制汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)汽門，使汽輪發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)智能化控制的系統(tǒng)。在機(jī)組運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速與整個(gè)機(jī)組工作負(fù)荷直接影響著數(shù)字電液控制系統(tǒng)的運(yùn)作效率，進(jìn)而對(duì)發(fā)電質(zhì)量與作業(yè)安全產(chǎn)生極大的影響。特別是近年來，機(jī)組負(fù)荷運(yùn)作過程中汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門波動(dòng)的發(fā)生頻率與數(shù)量越來越高，造成了機(jī)組負(fù)荷與壓力值等運(yùn)行參數(shù)的過大波動(dòng)，對(duì)機(jī)組的穩(wěn)定、安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重阻礙[1]。

1 數(shù)字電液控制系統(tǒng)的工作原理

數(shù)字電液控制系統(tǒng)包括了伺服閥控制回路與轉(zhuǎn)速、功率控制回路，分別對(duì)閥的定位與機(jī)組的轉(zhuǎn)速、功率進(jìn)行PI調(diào)節(jié)規(guī)律的閉環(huán)控制，如圖1所示。

圖1 數(shù)字電液控制系統(tǒng)控制回路原理

從上圖來看，數(shù)字電液控制系統(tǒng)工作原理主要為：首先，計(jì)算機(jī)在處理調(diào)節(jié)閥電氣信號(hào)后發(fā)送至伺服閥的放大器，并由后者進(jìn)行放大。之后電液轉(zhuǎn)化器收到放大的電氣信號(hào)后將其轉(zhuǎn)成電壓信號(hào)，伺服閥接收到該信號(hào)后便將主閥移動(dòng)，同時(shí)把液壓信號(hào)也進(jìn)行了放大，這樣就能夠使得動(dòng)力油開放流到油動(dòng)活塞下腔實(shí)現(xiàn)向上移動(dòng)操作，然后通過杠桿作用將調(diào)節(jié)閥開啟。而要想將調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時(shí)只需把動(dòng)力油排出讓油動(dòng)機(jī)活塞下移便行[2-3]。另外系統(tǒng)中，油動(dòng)機(jī)的活塞移動(dòng)帶動(dòng)了一個(gè)傳感器的線性位移，同時(shí)將位移轉(zhuǎn)換為負(fù)值電力信號(hào)，并與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)傳送過來的信號(hào)相加，當(dāng)兩者相加使伺服控制器的信號(hào)值為零時(shí)，中間位置將出現(xiàn)伺服閥的主閥，嚴(yán)防高壓油與壓力油的泄露，此時(shí)調(diào)節(jié)閥停止移動(dòng)，等待新一輪的調(diào)節(jié)工作。

2 引起調(diào)節(jié)閥門波動(dòng)的原因分析

在伺服閥控制回路系統(tǒng)中，任何設(shè)備在運(yùn)行中產(chǎn)生問題都將造成調(diào)節(jié)汽門的波動(dòng)，例如：

1）控制器是保證計(jì)算機(jī)指令穩(wěn)定的關(guān)鍵所在，一旦發(fā)生故障將會(huì)造成調(diào)節(jié)閥門的波動(dòng)，而加強(qiáng)對(duì)主控制器的常規(guī)檢查，尤其是對(duì)輸出的信號(hào)進(jìn)行波動(dòng)性監(jiān)視，才能全面地發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)解決。采用數(shù)字電液控制系統(tǒng)原理的控制系統(tǒng)，其故障診斷功能指，使這類問題得到了高效解決。

2）油動(dòng)機(jī)的動(dòng)力油壓也關(guān)系著調(diào)節(jié)閥門的波動(dòng)，可使用檢測(cè)排除法對(duì)動(dòng)力油壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，以確定閥門的波動(dòng)是否與動(dòng)力油壓有關(guān)。

3）根據(jù)相關(guān)研究表明，油動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行還與伺服閥的卡澀程度息息相關(guān)，伺服閥的動(dòng)作不穩(wěn)定也極易產(chǎn)生波動(dòng)，甚至需要對(duì)閥門進(jìn)行放大或縮小的調(diào)節(jié)才能確保閥門的正常運(yùn)行。

4）反饋裝置引起的波動(dòng)經(jīng)常發(fā)生在閥位反饋的過程中，對(duì)實(shí)際閥門與閥位反饋曲線的波動(dòng)趨勢(shì)進(jìn)行一致性判斷，以確定一段時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)門波動(dòng)與閥位反饋波動(dòng)是否有關(guān)。如下頁圖2中，由向開方向跳變，后向關(guān)方向跳變的有A、B、C三處，恰恰與實(shí)際的閥門跳動(dòng)方向相反，以及閥位的跳動(dòng)往往出現(xiàn)在閥門動(dòng)作之前。從調(diào)節(jié)原理上看，調(diào)節(jié)門的波動(dòng)是伺服閥控制回路中的閥位信號(hào)跳變?cè)斐傻?。?jù)此可對(duì)調(diào)節(jié)門的波動(dòng)成因作出準(zhǔn)確的判斷——反映閥門位置的位移傳感器故障[4]。

3 解決辦法

3.1 針對(duì)伺服卡故障的措施

傳統(tǒng)的拆線加電壓法，已然不適用于現(xiàn)今對(duì)閥門調(diào)試的要求，進(jìn)而摸索出了一種適用性更強(qiáng)的調(diào)試方法與調(diào)試步驟。

圖2 閥門波動(dòng)過程中的閥門反饋曲線

1）開環(huán)調(diào)節(jié)。數(shù)字電液控制系統(tǒng)的指令信號(hào)強(qiáng)制為0，把就地閥門全部關(guān)閉，將零位電壓器的電壓值調(diào)整到0.28～0.30 V。滿度時(shí)將指令信號(hào)值強(qiáng)制為100，此時(shí)將就地閥門全部放開，滿度電位器電壓值調(diào)整到9.8～10 V。值得注意的是，在此過程中萬用表的正極與負(fù)極一定要連接正確，確保伺服閥的偏電壓為零，避免閥門震蕩的產(chǎn)生。

2）對(duì)伺服卡的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)定。若是僅僅對(duì)單個(gè)閥門進(jìn)行平穩(wěn)調(diào)試，將導(dǎo)致伺服卡的運(yùn)算參數(shù)中積分時(shí)間設(shè)定的差異。大致產(chǎn)生純比例調(diào)節(jié)、2 s積分時(shí)間設(shè)定以及4 s積分時(shí)間設(shè)定三種，積分時(shí)間設(shè)置的不一致將導(dǎo)致調(diào)門動(dòng)作時(shí)間的快慢差異，在運(yùn)行過程中，對(duì)數(shù)字電液控制系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制回路造成極為嚴(yán)重的干擾，形成在總調(diào)門指令不變的情況下各個(gè)閥門的調(diào)節(jié)失控。因此，必須對(duì)伺服卡上的積分時(shí)間作統(tǒng)一的設(shè)置，確保閥門的動(dòng)作依照指令進(jìn)行快速調(diào)整。

3.2 針對(duì)線路故障的措施

1）對(duì)所有的回路進(jìn)行檢查，尤其是調(diào)門指令的清零回路必須確保正確。避免發(fā)生邏輯指令對(duì)單個(gè)調(diào)門的快速動(dòng)作產(chǎn)生不利影響。

2）因?yàn)殡妷旱淖兓瘜?dǎo)致調(diào)門反饋值的異常，必須對(duì)控制系統(tǒng)直流電源的回路進(jìn)行測(cè)量檢查，做好電源電壓運(yùn)行情況記錄，及時(shí)作出調(diào)整確保電壓的穩(wěn)定，避免電壓變化造成的卡件故障[5]。

3.3 針對(duì)位移傳感器故障的措施

3.3.1 位移傳感器原理

位移傳感器的原理就是將數(shù)字電液控制系統(tǒng)的位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。線性位移傳感器是汽輪機(jī)控制系統(tǒng)中普遍運(yùn)用的傳感器，主要由芯桿和外殼構(gòu)成。一個(gè)初級(jí)線圈與兩個(gè)方向連接的次級(jí)線圈共同組成了傳感器的外殼，前者用來供給交流電源，后者分別感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)差值剛好為前者凈輸出值；當(dāng)這兩個(gè)次級(jí)線圈的電動(dòng)勢(shì)一致時(shí)，芯桿剛好處于兩者中間輸出的信號(hào)值恰好為零。當(dāng)芯桿與線圈發(fā)生相對(duì)移位時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過整流、濾波轉(zhuǎn)換為相對(duì)位移的信號(hào)值，因?yàn)樾緱U與油動(dòng)機(jī)通過活塞進(jìn)行連接，所以產(chǎn)生的信號(hào)值也可以用來描述油動(dòng)機(jī)的位移，也就是調(diào)解閥的開度。磁滯式位移傳感器則是另一種閥位反饋檢測(cè)裝置，通過感應(yīng)棒對(duì)汽門閥桿上移動(dòng)磁環(huán)的移動(dòng)檢測(cè)得出的位移值經(jīng)過電子線路的轉(zhuǎn)化后輸出相應(yīng)閥位反饋的信號(hào)。

3.3.2 位移傳感器故障的處理

位移傳感器思維線性移動(dòng)對(duì)閥門位置進(jìn)行了反饋標(biāo)注，并根據(jù)閥門的變化而改變。長期以往，在芯桿與線圈的相對(duì)移動(dòng)中不斷地發(fā)生摩擦，導(dǎo)致芯桿與線圈的磨損，進(jìn)而影響傳感器信號(hào)的輸出，反饋的位置不穩(wěn)定導(dǎo)致了閥門的波動(dòng)。甚至芯桿與線圈發(fā)生相互卡塞的可能，而位移信號(hào)增大到一定程度后將使芯桿產(chǎn)生一個(gè)跳動(dòng)，在調(diào)節(jié)回路的共同作用下，造成汽門的大幅度波動(dòng)。

對(duì)于磁滯式位移傳感器而言，85℃是感應(yīng)棒工作溫度的上限，電子線路的工作溫度不超過65℃。但是，由于LDT與油動(dòng)機(jī)緊密連接，越接近汽門閥體，環(huán)境的溫度也越來越高，以及加上連接部分造成的熱傳導(dǎo)，導(dǎo)致電子線路的溫度超過65℃，影響傳感器的正常運(yùn)行，造成調(diào)節(jié)閥門的波動(dòng)。因?yàn)榇艤轿灰苽鞲衅鳂O易受到外界溫度的影響，降低其工作溫度顯得十分重要，可采用風(fēng)冷卻，或熱隔離的方法對(duì)傳感器與油動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行隔絕，盡可能地降低工作溫度，確保電子線路工作的正常溫度，保證傳感器信號(hào)輸出的穩(wěn)定，切實(shí)落實(shí)、解決調(diào)節(jié)汽門波動(dòng)的問題[6]。

4 改進(jìn)措施

導(dǎo)致汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定性的因素較多，必須進(jìn)行定期的維護(hù)才能確保系統(tǒng)的可靠性。

1）就地閥門的振動(dòng)性與汽流聲都比較大，為防止出現(xiàn)因線路問題導(dǎo)致的控制系統(tǒng)的不正常，必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)線路進(jìn)行定期加固。

2）為防止系統(tǒng)接口處出現(xiàn)松動(dòng)，有必要對(duì)系統(tǒng)的防振措施以及閥門引出桿定期檢查，及時(shí)更換受損的零件。

3）開機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)之前，閥門試驗(yàn)這一環(huán)節(jié)必不可少，尤其注重對(duì)閥門振動(dòng)、卡塞情況的檢測(cè)與排除。

4）應(yīng)對(duì)返修的伺服卡進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把控，杜絕返修送回的伺服卡調(diào)試正常，卻在運(yùn)行過程出現(xiàn)各種問題的情況發(fā)生。

5）在系統(tǒng)的日常運(yùn)行中，應(yīng)安排專人對(duì)系統(tǒng)的各類控制曲線進(jìn)行檢查，及時(shí)處理和預(yù)防問題。

5 結(jié)論

通過以上分析，不難看出伺服控制回路閥位信號(hào)跳變是造成調(diào)節(jié)閥門波動(dòng)的主要原因。而伺服閥控制回路的信號(hào)值是位移傳感器對(duì)線圈感應(yīng)的轉(zhuǎn)換而來的。因此，調(diào)節(jié)閥門波動(dòng)的產(chǎn)生與反映閥門位置的位移傳感器有著重大聯(lián)系。