320MW汽輪機(jī)高調(diào)門常見故障分析

周保杰

摘 要：本文介紹了徐州華潤(rùn)彭城電廠使用的上海新華DEH系統(tǒng)在高中壓調(diào)門運(yùn)行控制方面出現(xiàn)的故障情況，結(jié)合DEH控制原理及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)故障原因分析研究，總結(jié)出相應(yīng)的解決方法。通過日常維護(hù)、改造等提高汽輪機(jī)調(diào)門控制的可靠性，為同類故障提供借鑒。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；DEH系統(tǒng)；高調(diào)門；伺服閥；LVDT

1 引言

汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH系統(tǒng)）是電站汽輪發(fā)電機(jī)組不可或缺的重要組成部分，是汽輪機(jī)啟動(dòng)、正常運(yùn)行、事故和停止工況下的調(diào)節(jié)控制器。通過控制汽輪機(jī)主汽門和調(diào)節(jié)門的開度，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等的控制。徐州華潤(rùn)（彭城電廠）一期1#、2#機(jī)組（2×320MW）使用上海新華DEH—ⅢA型電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。汽輪機(jī)本體布置有2個(gè)主汽門、6個(gè)高壓調(diào)門、2個(gè)中壓主汽門和2個(gè)中壓調(diào)門，其中2個(gè)中壓主汽門為開關(guān)型閥門，其余10個(gè)均為調(diào)節(jié)型閥門。所采用的新華DEH系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量成熟、控制性能良好、控制精度高，長(zhǎng)期以來運(yùn)行穩(wěn)定，但不可避免也出現(xiàn)一些問題和故障。高調(diào)門控制是DEH系統(tǒng)中重要的控制部分，其控制穩(wěn)定性、可靠性及精度直接影響汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷控制，甚至影響汽輪機(jī)運(yùn)行安全。從新華DEH系統(tǒng)在彭城電廠多年運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)，高調(diào)門控制是出現(xiàn)問題和故障比較集中的部位。本文粗淺分析高調(diào)門控制出現(xiàn)的故障和原因以及采取的措施，供大家參考。

2 高調(diào)門控制故障現(xiàn)象、分析及解決辦法

電液伺服閥將計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理來的指令信號(hào)轉(zhuǎn)換成油壓信號(hào)傳送給油動(dòng)機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，油動(dòng)機(jī)活塞在上、下油壓差作用下帶動(dòng)彈簧加載后的閥門上下運(yùn)動(dòng)。同時(shí)帶動(dòng)線性位移傳感器（LVDT），將油動(dòng)機(jī)的機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)作為負(fù)反饋與指令信號(hào)相加形成閉環(huán)回路。當(dāng)相加后信號(hào)為零時(shí)，伺服閥的閥芯回到中間位置，不再有高壓油向油動(dòng)機(jī)下腔進(jìn)出，此時(shí)閥門停止運(yùn)動(dòng)，停留在新的的工作位置。

高調(diào)門發(fā)生故障主要表現(xiàn)為：調(diào)門不動(dòng)作、調(diào)門全關(guān)或全開、調(diào)門大幅波動(dòng)、指令與反饋偏差大。通過分析高調(diào)門的動(dòng)作原理并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，可以將高調(diào)門控制故障原因分為三個(gè)方面：電液伺服閥部分、LVDT反饋部分、VCC卡件部分。

2.1 電液伺服閥

徐州華潤(rùn)彭城電廠一期使用的伺服閥是陜西秦峰YF系列，其為雙線圈二級(jí)液壓結(jié)構(gòu)。根據(jù)接收的信號(hào)，線圈勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)擋板影響噴油量改變閥芯位置，從而控制活塞進(jìn)油量。油動(dòng)機(jī)開啟靠EH油驅(qū)動(dòng)，而關(guān)閉靠彈簧力。伺服閥故障一般為伺服閥卡澀、伺服閥泄漏、機(jī)械零位跑偏、線圈開路或短路。

（1）伺服閥卡澀。卡澀最為常見，其表現(xiàn)為調(diào)門不動(dòng)作、油路不通，此問題需要清洗或更換伺服閥，由于伺服閥屬于精密液壓件，其內(nèi)部元件不易拆裝，建議集中返廠清洗，一般直接更換新伺服閥。另外要求機(jī)務(wù)專業(yè)加強(qiáng)濾油，具備條件時(shí)徹底清洗油管路系統(tǒng)。

（2）伺服閥泄漏，泄漏包括外漏和內(nèi)漏。外漏即常見的滲油，會(huì)造成閥門動(dòng)作緩慢或開不到位，泄漏嚴(yán)重會(huì)引起EH油壓降低，直至威脅機(jī)組運(yùn)行。外漏比較直觀，可緊固螺栓，處理前要關(guān)閉進(jìn)油門，更換氟橡膠密封圈。伺服閥內(nèi)漏的現(xiàn)象為伺服閥發(fā)熱、油動(dòng)機(jī)及油管路振動(dòng)大、EH油壓不穩(wěn)，處理為更換新伺服閥。

（3）機(jī)械零位一般出廠設(shè)置不用調(diào)節(jié)，零位不準(zhǔn)表現(xiàn)為閥門關(guān)不嚴(yán)或開不足。調(diào)整機(jī)械零位時(shí)要脫開伺服閥線圈，使高調(diào)門達(dá)到剛好關(guān)閉的臨界狀態(tài)。

（4）伺服閥線圈故障。可通過測(cè)量線圈電阻來判定，不再贅述。

2.2 LVDT反饋部分

LVDT即線性位移傳感器，初級(jí)線圈、次級(jí)線圈分布在線圈骨架上，線圈內(nèi)部可移動(dòng)的桿狀鐵芯連接在油動(dòng)機(jī)的活塞桿上。當(dāng)鐵芯在線圈內(nèi)部移動(dòng)并偏離中心位置時(shí)，兩個(gè)次級(jí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不等，輸出的電壓值與鐵芯的位移量成線性關(guān)系，以此來反饋調(diào)門位置情況。現(xiàn)場(chǎng)布置兩路LVDT，計(jì)算機(jī)內(nèi)高選模塊選最大值作為反饋和DEH輸出指令信號(hào)比較進(jìn)行調(diào)門控制。LVDT出現(xiàn)的故障主要有：LVDT線圈故障、反饋電纜松脫或短路、油動(dòng)機(jī)與LVDT桿連接異常，以下逐條分析。

解決方法主要有：

（1）LVDT線圈故障可通過測(cè)量線間電阻值來判斷。提高高調(diào)門附近保溫質(zhì)量，避免環(huán)境溫度高造成線圈開路，同時(shí)LVDT線圈引線選用耐高溫電纜。

（2）高調(diào)門運(yùn)行中振動(dòng)比較大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)造成接線端子松動(dòng)，在安裝高調(diào)門接線端子箱時(shí)注意防止振動(dòng)，在接線端子的螺絲上加裝彈墊，定期預(yù)防性維護(hù)。另外由于高調(diào)門附近溫度高，反饋電纜受熱絕緣降低或接地短路也時(shí)常發(fā)生，要注意將電纜和本體盡可能隔離。

（3）油動(dòng)機(jī)與LVDT連接桿為硬連接，運(yùn)行中連桿的受熱膨脹，加上調(diào)門振動(dòng)影響，多次造成LVDT連接桿卡澀彎曲折斷，導(dǎo)致調(diào)門全開或全關(guān)故障，此時(shí)要對(duì)LVDT檢查更換。

2.3 VCC卡件方面

由于計(jì)算機(jī)VCC卡件布置在電子設(shè)備間內(nèi)，環(huán)境工況好，故障發(fā)生率低。調(diào)門出現(xiàn)故障時(shí)一般先排除就地原因，VCC卡件常見故障表現(xiàn)為輸入輸出信號(hào)異常。在線更換VCC卡件時(shí)要注意跳線和舊卡一致，在線調(diào)試可將調(diào)門進(jìn)油門關(guān)閉，標(biāo)記好調(diào)門的零位和全開位，手動(dòng)拉動(dòng)LVDT連桿至零位和全開位置，整定VCC卡件參數(shù)。

3 綜合分析及建議

由于高調(diào)門故障直接影響機(jī)組調(diào)節(jié)，處理故障時(shí)要注意和運(yùn)行人員密切溝通。為提高設(shè)備可靠性，建議從以下幾方面改善。加強(qiáng)對(duì)EH油濾油及檢測(cè)，因?yàn)橛唾|(zhì)直接影響伺服閥工作；伺服閥可選用MOOG品牌；LVDT和油動(dòng)機(jī)的連接要加強(qiáng)檢查維護(hù)，可調(diào)研加裝萬向節(jié)改善硬連接；VCC卡件可升級(jí)，增加檢測(cè)LVDT斷線切換功能。

參考文獻(xiàn)

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