DEH控制系統常見故障分析及處理

張學兵

(山西漳澤電力股份有限公司漳澤發電分公司，山西 長治 046021)

DEH控制系統常見故障分析及處理

張學兵

(山西漳澤電力股份有限公司漳澤發電分公司，山西 長治 046021)

介紹了215 MW汽輪機DEH控制系統在發電廠中的重要性，分析了高壓調速汽門擺動故障及AST/OPC集成塊油壓低故障的原因，總結了相應的解決措施，提出應重視EH油質、LVDT接線、傳感器固定等維護工作，以最大限度地降低DEH控制系統故障。

汽輪機；DEH控制系統；擺動故障

1 汽輪機DEH控制系統功能簡介

某發電廠4臺機組采用單機容量為215 MW的單元制機組，汽輪機為K-215-130-I型凝汽式汽輪機，單軸三缸雙排氣，具有一次中間再熱的沖動式機組。2004—2006年，在DCS(分散控制系統)改造期間，汽輪機由原來的液壓調節系統改造為DEH(數字式電液調節)系統，控制系統采用國電智深公司DCS控制系統。

DEH系統主要包括EH(液壓控制系統)供油系統、電液伺服執行機構(電液伺服系統)和保安系統。電液伺服系統接收DEH控制信號，將電信號轉為液壓信號控制2只高壓主汽門、4只高壓調速汽門、2只中壓主汽門、4只中壓調速汽門油動機。每個高中壓主汽門和調速汽門分別由1個獨立的油動機驅動，油動機直接與汽門閥桿連接。在各調速汽門的油動機上，均安裝1個電液伺服閥及2只線性位移傳感器LVDT。調速汽門的開度經過模數轉換，反饋至DEH系統與給定值比較，精確控制汽輪機的轉速或功率，同時還具有ATC(自動汽輪機程序控制)方式、一次調頻、協調控制、超速保護等功能。高壓調速汽門作為汽輪機重要的調節機構，其可靠性尤為重要。在機組運行期間，高壓調速汽門發生擺動，負荷就會難以控制，造成機組負荷波動，甚至發生機組跳閘停運事故。

AST/OPC(汽輪機緊急停機保護/汽輪機超速保護)集成塊主要負責機組危急情況下卸掉油動機油壓，使主汽門、調速汽門快速關閉，防止汽輪機發生超速事故達到保護汽輪機的目的。針對高壓調速汽門擺動常見故障和AST/OPC集成塊油壓低故障進行原因分析，總結經驗，以期對類似故障能及時研判并處理，防止故障進一步擴大。

2 高壓調速汽門擺動故障

2.1 LVDT支架固定螺絲脫落

2014-04-04上午，檢修人員巡檢發現5號3高調門反饋2指示在5 %-36 %之間波動，反饋1指示正常，為37 %，DEH控制系統內部2個反饋信號選擇高選。現場檢查發現就地線性位移傳感器LVDT支架固定螺絲全部脫落。待采取措施重新固定后，指示恢復正常。

故障原因：就地調門處振動大，且檢修人員未及時發現隱患，導致固定螺絲全部脫落，引起調門反饋波動。

2.2 就地接線箱內接線斷裂

2014-08-28晚，5號3高調門擺動，從DCS自診斷檢查參數確認5號3調門反饋波動，從而造成高調門波動。就地檢查線性位移傳感器LVDT固定螺絲緊固。就地檢查接線盒內接線發現線性位移傳感器LVDT2的1根線由于振動較大齊接線端子根部斷開。振動時似接非接造成反饋波動，移開斷線后反饋指示為-25 %，重新接入后指示正常。

故障原因：就地振動較大，且檢修人員在檢修期間接線時傷到線芯，導致運行期間發生接線斷裂。

2.3 調門特性不好

2014-04-09上午，4號機負荷擺動4 MW。檢查發現4號高調門反饋1和2波動稍大，與指令變化趨勢相同，分析可能是由調門本身特性導致調門擺動。當閥門工作在一個特定的工作點時，由于蒸汽力的作用，使主閥由門桿的下死點突然跳到門桿的上死點，造成流量增大。根據功率反饋，DEH發出指令關小該閥門，在閥門關小的過程中，在蒸汽力的作用下主閥又由門桿的上死點突然跳到閥桿的下死點，造成流量減小；因此DEH系統又發出開大該閥門指令。如此反復，造成負荷隨著油動機的擺動而擺動。后將4號4高調指令逐漸強制為0后，負荷波動減小。停機對調門進行解體檢修，啟動后故障消除。

故障原因：調門長期運行且檢修人員對檢修質量未把關，導致負荷波動。

2.4 溫度過高導致LVDT性能下降

2014-11-25晚，4號機組負荷大幅波動。檢查發現4號2高調門線性位移傳感器LVDT2故障，就地拆開線性位移傳感器LVDT2的接線，CRT指示為-25 %。現場萬用表測量線性位移傳感器LVDT 2組線圈阻值隨溫度變化發生跳變，絕緣性能也下降。11月26日，辦理措施強制關4號2高調門至0，對4號2高調門線性位移傳感器LVDT2進行更換。經現場檢查，線性位移傳感器LVDT2的2線圈處所測溫度較其他調門偏高近200°(其他調門約為100°)。更換線性位移傳感器LVDT后，聯系設備部門將調門周邊加鐵皮包裹，溫度約降為100°。更換完畢后，調門開度指示正常。

故障原因：線性位移傳感器LVDT長期在高溫環境下運行，其性能和壽命下降，導致指示跳變從而引起機組負荷波動。

2.5 LVDT固定連接桿斷裂

2013-08-20，運行期間發現3號2調門反饋2指示在10 %-18 %之間波動。就地檢查發現線性位移傳感器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象，運行期間頻繁動作導致線性位移傳感器LVDT傳動桿斷裂。

2014-12-12T20：23，4號3高壓調速汽門擺動，機組負荷也跟著擺動。20：50，4號3高調門線性位移傳感器LVDT連接桿齊根斷裂，調門反饋1和2指示均為-25 %，就地4號3高壓調速汽門全關。后采取措施拆下調門線性位移傳感器LVDT連接桿焊接后將其回裝，指示恢復正常。

故障原因：就地調速汽門處振動大、設備長期運行、連桿金屬疲勞，且檢修期間也未對連接桿進行檢驗，導致運行期間發生故障。

2.6 調速汽門VC控制卡故障

2014-03-05，3號機組負荷擺動。經現場檢查，就地調門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控制卡發生故障。采取措施后對VC控制卡進行更換，更換后故障消失。

故障原因：VC控制卡件長期運行發生故障，導致負荷產生波動。

2.7 接線端子虛接

2013-01-19，3號1高調門閥位波動引起負荷波動。在檢查過程中，設備部員工在未做好安全措施的情況下，擅自松動就地接線箱內的端子線，造成閥位大幅波動，導致負荷也大幅波動，功率發生嚴重不平衡，系統發生振蕩，電氣失磁保護動作，隨后主變高壓側開關跳閘，主汽門關閉。經現場檢查，發現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。

故障原因：調門就地接線時，將線芯壓在端子下部，雖固定螺絲緊固，但線芯接線松動導致調門波動；檢查期間未做好安全措施，致使檢查接線松動從而導致機組跳閘。

2.8 調門VC卡參數設置不當

2014-10-13， 4號2和4號3高壓調門EH油進油管間斷擺動，調門波動。經過現場檢查，這可能是調門MOOG閥故障(通常是由油質欠佳造成伺服閥機械部分卡澀)。更換MOOG閥，該故障未消除。從歷史曲線來看，發現一次調頻動作期間，負荷擺動較大，退出一次調頻后故障消除。

故障原因：調速系統機械部分有故障點，當機組一次調頻動作時誘發負荷擺動。因此在機組檢修期間對調速系統進行全面檢查，對DEH調門VC卡內部相關參數進行優化，并對高調門油缸進行解體檢查調整，機組啟動后該故障已消除。

3 高壓調速汽門故障的預防措施

閥門故障的各個細節都要引起重視，才能最大程度降低調門故障次數。現總結歸納了多年調門故障處理經驗，提出了以下防范措施：

(1) 定期對調速汽門VC卡進行檢查，加強巡檢以便及時發現問題；

(2) 檢修期間嚴把調門線性位移傳感器LVDT接線質量關，對每根線的接線松緊及壓在端子上的位置都需進行檢查，防止接線松動；

(3) 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；

(4) 調門處增加圍板，以降低線性位移傳感器LVDT環境溫度；

(5) 加強EH油質檢驗工作，必要時進行更換；

(6) 定期更換壽命到期的控制設備；

(7) 安裝線性位移傳感器LVDT時，傳動桿固定要垂直，且孔、桿同心；

(8) 加大對檢修質量的監督。

4 AST/OPC集成塊油壓低故障處理

4.1 OPC電磁閥閥芯內漏

2015-04-18，4號機組停運檢修完畢后，進行機組冷態試驗。在試驗期間，啟動EH油泵后，發現AST集成塊進口油壓為0。拔掉高、中主汽門開關電磁閥插頭后，主汽門失電開啟，油壓正常至15 MPa；插上插頭后，主汽門帶電關閉，油壓降為0，無法正常開啟主汽門(主汽門開關電磁閥設計為帶電關閉，失電開啟)。經檢查，發現OPC集成塊高壓進油管有溫度，無壓回油管有溫度，分析OPC電磁閥泄漏，EH油直接從無壓回油管路流回至EH油箱。從5號機組拆下2個OPC電磁閥閥芯更換后，集成塊油壓恢復正常，主汽門順利開啟。

故障原因：OPC電磁閥存在內漏，導致不能建立AST油壓。

4.2 OPC集成塊進油節流孔堵塞

2015-06-04，5號機組檢修后，試驗時發現EH油泵運行后，就地AST/OPC集成塊處油壓偏低，無法開啟主汽門。檢查OPC電磁閥閥芯無泄漏，檢查AST電磁閥閥芯也無泄漏。檢查主汽門開關和活動電磁閥(開啟電磁閥為BV型、活動電磁閥為HV型，但實際安裝時未遵循且電磁閥不能互換)也無異常。拔掉調門所有插頭檢查，該故障仍然存在。廠家派人拆除OPC集成塊左邊高壓進油管，取出里面節流孔，發現有堵塞現象；未安裝節流孔啟動油泵試驗后，油壓恢復正常，并清理了節流孔且擴眼。待安裝后進行試驗，油壓指示恢復正常，主汽門順利開啟。

故障原因：EH油質差導致OPC集成塊進油節流孔堵塞，補不上油，致使AST/OPC集成塊油壓偏低；檢修后未更換高壓抗燃油，導致抗燃油運行多年已變質。

5 AST/OPC集成塊油壓低故障的防范措施

(1) 加強EH油質的檢測，并定期進行更換，嚴禁使用質量不合格的EH油。

(2) 定期做AST電磁閥活動試驗，檢驗電磁閥閥芯是否泄漏。

(3) 在停機期間，檢查AST/OPC電磁閥閥芯及密封圈是否完好，有無泄漏。

(4) 在停機期間，逐個清理AST/OPC各節流孔，確保無堵塞。

6 結束語

DEH控制系統的調節、保護作用對高參數、大容量機組顯得非常重要，其可靠性也越發關鍵。引起上述故障的原因都是一些細小的因素，工作人員對其進行檢查、消除非常費神。因此，在日常維護中應將EH油質、LVDT接線、傳感器固定等作為重點檢修工作，才能最大限度地降低DEH控制系統故障。

1 瞿七九．600 MW汽輪機DEH故障分析及處理[J]．電力安全技術，2012，14(10)：46-48．

2 鄭曉林．汽輪機油乳化的危害與防治[J]．電力安全技術，2013，15(12)：61-63．

2016-07-12。

張學兵(1972-)，男，工程師，主要從事火電廠熱工自動化系統的維護和檢修工作， email：13834053761@126．com。