DEH控制系統(tǒng)的主要功能原理及常見(jiàn)故障處理

韓振興

(云南省電力投資有限公司,云南昆明 650021)

DEH控制系統(tǒng)的主要功能原理及常見(jiàn)故障處理

韓振興

(云南省電力投資有限公司,云南昆明 650021)

本文介紹了汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)(即DEH系統(tǒng))的主要功能原理,著重分析了DEH的復(fù)位、遮斷原理,介紹了DEH的閥門(mén)管理原理。結(jié)合原理分析,列舉了DEH控制系統(tǒng)的常見(jiàn)故障現(xiàn)象及解決方案,為運(yùn)行和檢修技術(shù)人員提供參考。目前大型汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)多以分散控制系統(tǒng)(DCS)為基礎(chǔ),通過(guò)控制汽輪機(jī)主汽門(mén)和調(diào)門(mén)的開(kāi)度,實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的實(shí)時(shí)控制,提供正常運(yùn)行時(shí)的功能試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)事故狀態(tài)下的汽輪機(jī)超速保護(hù)及危急遮斷功能。DEH系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性,是機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證,本文擬通過(guò)對(duì)東氣DEH控制系統(tǒng)的主要功能原理介紹,分析DEH系統(tǒng)的常見(jiàn)故障,提出了解決方案,為運(yùn)行和檢修技術(shù)人員提供參考。

DEH 控制系統(tǒng) 功能 故障處理

1 汽輪機(jī)的復(fù)位原理及常見(jiàn)故障處理

掛閘原理:汽輪機(jī)低壓保安系統(tǒng)原理圖如圖1所示，當(dāng)汽輪機(jī)滿(mǎn)足掛閘條件(“所有閥關(guān)”、“汽機(jī)已跳閘”)時(shí)，按下掛閘按鈕(設(shè)在DEH操作盤(pán)上)，復(fù)位試驗(yàn)閥組中的復(fù)位電磁閥(1YV)帶電動(dòng)作，將潤(rùn)滑油引入危急遮斷裝置活塞側(cè)腔室，活塞上行到上止點(diǎn)，通過(guò)杠桿帶動(dòng)危急遮斷裝置連桿左移使危急遮斷器裝置的撐鉤復(fù)位，聯(lián)動(dòng)的緊急遮斷閥滑閥左移將高壓保安油的排油口封住;掛閘指令同時(shí)使主遮斷電磁閥5YV、6YV、7YV、8YV帶電，將EH油回油管路封堵，建立高壓保安油。這一過(guò)程DEH在20s內(nèi)檢測(cè)到行程開(kāi)關(guān)ZS1的常開(kāi)觸點(diǎn)由斷開(kāi)轉(zhuǎn)換為閉合，再由閉合轉(zhuǎn)為斷開(kāi)，ZS2的常開(kāi)觸點(diǎn)由閉合轉(zhuǎn)換為斷開(kāi)，DEH輸出信號(hào)使1YV斷電，掛閘程序完成。

掛閘過(guò)程中的常見(jiàn)故障及處理:

(1)行程開(kāi)關(guān)整定不當(dāng):某電廠(chǎng)發(fā)生掛閘過(guò)程中安全油壓建立后又馬上掉閘的故障，經(jīng)檢查是由于ZS1、ZS2動(dòng)作時(shí)間與復(fù)位DEH邏輯中的電磁閥帶電時(shí)間不匹配造成的，經(jīng)重新整定行程開(kāi)關(guān)，缺陷消除。

(2)機(jī)械停機(jī)電磁閥故障:某電廠(chǎng)機(jī)組跳閘后，遠(yuǎn)方掛閘不成功，經(jīng)檢查是由于機(jī)械停機(jī)電磁閥3YV失電后不會(huì)自動(dòng)復(fù)位導(dǎo)致，經(jīng)手動(dòng)復(fù)位機(jī)械停機(jī)電磁閥后掛閘成功。

(3)電磁閥卡澀:現(xiàn)場(chǎng)常發(fā)生由于電磁閥卡澀導(dǎo)致的掛閘失敗。這是由于汽機(jī)復(fù)位電磁閥在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，進(jìn)油口處形成一個(gè)死油區(qū)，容易發(fā)生積存油垢和雜質(zhì)導(dǎo)致電磁閥發(fā)生卡澀。機(jī)組修后應(yīng)在油循環(huán)合格后再對(duì)清洗合格的電磁閥進(jìn)行回裝，避免雜質(zhì)進(jìn)入電磁閥。

(4)電磁閥線(xiàn)圈或控制回路故障:某電廠(chǎng)汽機(jī)掛閘不成功，經(jīng)檢查掛閘指令發(fā)出后復(fù)位電磁閥未帶電。經(jīng)檢查是控制回路中的玻璃管熔斷器已熔斷，重新更換熔斷器后掛閘成功。

2 汽輪機(jī)的遮斷原理及常見(jiàn)故障處理

汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)通過(guò)低壓保安系統(tǒng)和高壓遮斷模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)的遮斷功能，兩套系統(tǒng)的冗余設(shè)置，確保了DEH系統(tǒng)在任何情況下均能遮斷所有調(diào)門(mén)、主汽門(mén)，確保機(jī)組安全。下面分別介紹其原理。

低壓保安系統(tǒng)遮斷過(guò)程:當(dāng)機(jī)械停機(jī)電磁鐵(3YV)接受電氣停機(jī)信號(hào)得電動(dòng)作;或手拉手動(dòng)停機(jī)機(jī)構(gòu)手柄，通過(guò)危急遮斷裝置連桿左移使危急遮斷裝置的撐鉤脫扣;或汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到危急遮斷器設(shè)定值時(shí)，危急遮斷器的飛環(huán)擊出打擊危急遮斷裝置的撐鉤，使撐鉤脫扣，危急遮斷裝置遮斷活塞在彈簧力作用下右移，通過(guò)連桿帶動(dòng)高壓遮斷組件中的緊急遮斷閥中滑閥右移，將高壓保安油的排油口打開(kāi)，泄掉高壓保安油，快速關(guān)閉各主汽、調(diào)節(jié)閥門(mén)，遮斷機(jī)組進(jìn)汽。

高壓遮斷原理:系統(tǒng)發(fā)出電氣停機(jī)信號(hào)使機(jī)械停機(jī)電磁鐵(3YV)得電動(dòng)作低壓遮斷系統(tǒng)的同時(shí)，高壓遮斷模塊中的主遮斷電磁閥5YV、6YV、7YV、8YV失電，直接泄掉高壓保安油，快速關(guān)閉各主汽、調(diào)節(jié)閥門(mén)，遮斷機(jī)組進(jìn)汽。

汽輪機(jī)遮斷系統(tǒng)的常見(jiàn)故障及處理:

圖1 低壓保安系統(tǒng)液壓原理圖

(1)機(jī)械停機(jī)電磁閥(3YV)控制用中間繼電器觸點(diǎn)電弧。某廠(chǎng)在停機(jī)后發(fā)現(xiàn)DEH繼電器柜多個(gè)中間繼電器被電弧燒壞，其中機(jī)械停機(jī)電磁閥(3YV)控制用中間繼電器損壞最嚴(yán)重。查找原因?yàn)?停機(jī)過(guò)程中3YV動(dòng)作，由于回路中的感性負(fù)載太強(qiáng)，中間繼電器觸點(diǎn)電弧導(dǎo)致設(shè)備損壞。通過(guò)在3YV電磁閥線(xiàn)圈上并接反向二級(jí)管，當(dāng)中間繼電器接點(diǎn)閉合時(shí)，二極管截止，觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，二極管為感性負(fù)截中能量的釋放提供了低阻通路，有效避免了類(lèi)似故障的發(fā)生。

(2)高壓遮斷電磁閥線(xiàn)圈損壞。某電廠(chǎng)在機(jī)組檢修后更換了新的高壓遮斷電磁閥，機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行4天后高壓遮斷電磁閥相繼線(xiàn)圈損壞，最后導(dǎo)致了機(jī)組停機(jī)事件。究其原因，是由于新更換的電磁閥質(zhì)量原因?qū)е碌摹Ｍㄟ^(guò)這次事件，該廠(chǎng)制定了嚴(yán)格的備品試驗(yàn)制度，新購(gòu)置的高壓遮斷電磁閥必須經(jīng)一個(gè)月的帶電試驗(yàn)合格后方能作為備品，有效避免了類(lèi)似事故的發(fā)生。

(3)ETS誤動(dòng)導(dǎo)致停機(jī)事件。①測(cè)量回路受干擾導(dǎo)致的ETS保護(hù)誤動(dòng)。某廠(chǎng)多次發(fā)生由于汽輪機(jī)軸振測(cè)量回路受干擾引起波動(dòng)導(dǎo)致的汽機(jī)跳閘事件。通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)邏輯，將軸振保護(hù)設(shè)置為同一軸承一方向的危險(xiǎn)值與上另一方向的報(bào)警值才觸發(fā)軸振大ETS保護(hù)，有效避免了保護(hù)誤動(dòng)。②控制回路故障導(dǎo)致的ETS保護(hù)誤動(dòng)。某廠(chǎng)一次停機(jī)事故，ETS首出為電跳機(jī)，發(fā)變組首出為機(jī)跳電，經(jīng)檢查跳機(jī)原因?yàn)榘l(fā)變組主開(kāi)關(guān)跳閘信號(hào)由于端子箱受潮發(fā)生短路。通過(guò)加強(qiáng)日常檢修維護(hù)管理，可有效避免類(lèi)似事故的發(fā)生。

3 DEH系統(tǒng)的閥門(mén)管理原理及常見(jiàn)故障處理

DEH控制系統(tǒng)通過(guò)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)和負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自動(dòng)控制，但不論是轉(zhuǎn)速控制，還是負(fù)荷控制，最終都是通過(guò)改變閥門(mén)的開(kāi)度即閥門(mén)管理程序?qū)崿F(xiàn)的。閥門(mén)控制的原理:由轉(zhuǎn)速或負(fù)荷控制系統(tǒng)形成的綜合閥位指令經(jīng)過(guò)單閥/順序閥轉(zhuǎn)換、閥門(mén)流量特性修正后形成每個(gè)閥門(mén)的閥位指令，送到各個(gè)閥門(mén)的液壓伺服卡;由液壓伺服卡實(shí)現(xiàn)閥門(mén)位置控制功能，輸出控制電流到電液伺服閥，從而改變油動(dòng)機(jī)的充油量，使閥門(mén)開(kāi)度發(fā)生變化，從而改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，實(shí)現(xiàn)汽機(jī)的轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的控制。

閥門(mén)管理系統(tǒng)的常見(jiàn)故障及處理:

(1)伺服閥故障。伺服閥即電液轉(zhuǎn)換器，作用是將DEH控制系統(tǒng)輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào)，控制油動(dòng)機(jī)行程，從而達(dá)到控制調(diào)門(mén)開(kāi)度的目的。而一旦某個(gè)伺服閥故障，其對(duì)應(yīng)的調(diào)門(mén)將不能正常響應(yīng)DEH控制系統(tǒng)的輸出指令，從而引起調(diào)速系統(tǒng)工作不正常。伺服閥故障現(xiàn)象比較常見(jiàn)，輕則引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動(dòng)，重則造成停機(jī)或機(jī)組不能正常啟動(dòng)。伺服閥故障的主要原因是油質(zhì)不好，有渣滓等沉淀物存在，造成油質(zhì)不合格，使伺服閥堵塞。解決的方法是加強(qiáng)濾油、保證油質(zhì)，特別要注意EH油系統(tǒng)檢修后的油循環(huán)，在油質(zhì)合格前將伺服閥旁路，不讓油流過(guò)伺服閥，油質(zhì)合格后，再將伺服閥投入，可有效地防止伺服閥“大面積”堵塞。

(2)LVDT傳感器故障及處理。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度高，油動(dòng)機(jī)運(yùn)行中振動(dòng)、接線(xiàn)不牢固及LVDT感應(yīng)桿和線(xiàn)圈安裝時(shí)不在同一垂直面等原因，會(huì)直接導(dǎo)致LVDT線(xiàn)圈或感應(yīng)桿松動(dòng)和脫落、LVDT線(xiàn)圈被磨損甚至損毀，引起的調(diào)速汽門(mén)開(kāi)度晃動(dòng)振蕩甚至關(guān)閉的事故。在現(xiàn)場(chǎng)中應(yīng)采取避免LVDT連桿變位松動(dòng)的技術(shù)措施，日常檢修維護(hù)中應(yīng)加強(qiáng)LVDT控制回路及連接部份的檢查，避免類(lèi)似故障的發(fā)生。

(3)閥門(mén)流量特性曲線(xiàn)設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致功率振蕩。多個(gè)電廠(chǎng)發(fā)生由于調(diào)門(mén)流量特性曲線(xiàn)不能真實(shí)反應(yīng)調(diào)門(mén)實(shí)際流量特性，存在所謂的不靈敏區(qū)，導(dǎo)致的功率振蕩事件。通過(guò)對(duì)閥門(mén)流量特性和重疊度進(jìn)行修正，優(yōu)化DEH控制系統(tǒng)的閥門(mén)管理程序，有效避免了功率振蕩事件的再次發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

本文列舉了DEH控制系統(tǒng)的一些常見(jiàn)故障及其處理方案，然而現(xiàn)場(chǎng)情況千變?nèi)f話(huà)，還可能碰到其它故障現(xiàn)象，但只要掌握了系統(tǒng)的功能原理，就能迅速找出故障原因，消除缺陷，通過(guò)提高人員素質(zhì)，加強(qiáng)檢修維護(hù)管理水平，就能極大的DEH系統(tǒng)的可靠性。

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

[2]降愛(ài)琴,郝秀芳.數(shù)字電液調(diào)節(jié)與旁路控制系統(tǒng)[M].中國(guó)電力出版社.

韓振興(1977—),男,工程師,長(zhǎng)期從事火電生產(chǎn)技術(shù)管理工作。