火電機組DEH控制系統故障原因分析及功能優化

白會平（大唐甘肅發電有限公司，甘肅蘭州730050）

火電機組DEH控制系統故障原因分析及功能優化

白會平
（大唐甘肅發電有限公司，甘肅蘭州730050）

討論了火電機組DEH控制系統的設備現狀及故障現象，從控制系統調節閥、控制信號、位置反饋裝置、電液伺服閥、控制驅動卡等設備的工作原理和應用情況出發，深入分析了產生故障的原因，制定了優化措施及解決方案，對同類機組具有較強的指導和借鑒意義。

火電機組；DEH系統；故障分析；解決方法

1　引言

常規火電機組DEH系統的每個調速汽門由智能型閥門伺服控制驅動卡、信號高選卡、電液伺服閥、油動機、閥門位置反饋LVDT組成的控制回路來完成控制。隨著DEH系統工作方式的不同，不同方式的負荷設定值經選擇和處理后，送至DEH負荷控制系統進行計算和輸出，再經DEH的閥門管理程序轉換成高壓調節閥的開度需求信號，并從單閥和序閥控制方式中選擇一種方式，通過數字式閥位伺服控制器和控制驅動卡件去控制相應調節閥的開度需求指令，完成整套系統的調整。

2　DEH控制回路的組成及原理

2.1控制驅動卡

控制驅動卡是閥門控制的核心部分，同控制處理器和信號反饋傳感器（LVDT）組成控制回路。控制處理器完成對閥門控制指令的計算輸出，控制驅動卡和從LVDT差動線圈來的信號比較，輸出給定電流（4～20mA）經電流／電壓轉換后，將其電壓與LVDT反饋電壓的偏差進行PI調節之后，輸出±27mA的電流去控制電液伺服閥來驅動油動機。控制驅動卡原理框圖如下：

圖1　控制驅動卡原理框圖

2.2信號高選卡

信號高選卡也是閥門控制的核心部分，每臺閥門有兩組LVDT反饋線圈，兩組線圈的輸出信號經過信號高選卡高選。LVDT差動線圈由一對初級線圈和次級線圈組成，在次級線圈中感應的信號經高選卡，信號轉換為閥門的位置反饋信號。高選卡輸出兩路17V，1000Hz的正弦波信號供LVDT使用，并將兩路LVDT反饋信號經高選后送達控制驅動卡。

2.3電液伺服閥

噴嘴擋板式伺服閥的電磁部分是永磁式力矩馬達，由永久磁鐵、導磁體、銜鐵、控制線圈和彈簧管組成。液壓部分是結構對稱的2級液壓放大器，前置級是雙噴嘴擋板閥，功率級是四通滑閥。滑閥通過反饋桿與銜鐵擋板組件相連。該噴嘴擋板式伺服閥的優點是靈敏度高，動態響應快，線性度好，其缺點是容易被臟物堵塞，抗污染能力差，對油液的潔凈度要求高。射流管式伺服閥的優點是抗污染能力強，可靠性高，壓力效率和容積效率高，壽命長，不會引起零漂，其缺點是零位泄漏量稍大，低溫特性差，頻率響應低，但足以滿足汽輪機調節保安系統的需要。

2.4反饋傳感器

信號反饋LVDT傳感器反饋在閥門伺服控制回路中是一重要信號，該信號直接關系到控制系統的可靠性。LVDT差動線圈由一對初級線圈和兩對次級線圈組成，LVDT的結構由鐵心、銜鐵、初級線圈、次級線圈組成，初級線圈、次級線圈分布在線圈骨架上，線圈內部有一個可自由移動的桿狀銜鐵。當銜鐵處于中間位置時，兩個次級線圈產生的感應電動勢相等，此時輸出電壓為0；當銜鐵在線圈內部移動并偏離中心位置時，兩個線圈產生的感應電動勢不等，有電壓輸出，其電壓大小取決于位移量的大小。

3　DEH控制系統調閥常見故障分析

DEH系統故障一般可分為控制類故障和機械類故障兩大類。控制系統故障主要是來自控制信號、位置反饋LVDT、電液伺服閥、控制驅動卡和信號高選卡的故障，也括包調節閥故障或機械卡澀、油質污染等。

3.1控制卡件故障原因分析及解決辦法

控制驅動卡故障主要包括DCS通訊中斷、控制驅動卡燒壞、顯示故障偏差報警、停止運行、控制驅動卡調整電路異常、驅動電壓不正常、綜合放大回路異常等。信號高選卡故障主要包括信號零漂度大、無電壓輸出、無高選作用、卡件損壞、LVDT偏差報警、LVDT初級線圈調制解調電壓異常、LVDT初級線圈調制解調頻率不正常等等。上述現象均可確定為控制卡件故障，首先確定該控制驅動卡的故障是否可以通過在線調整解決，如無法調整，確需更換時，必須確保機組運行的安全及負荷的穩定，即防止產生閥門突然全開或全關。如在線更換控制驅動卡時，必須在低負荷機組工況允許情況下，應按以下方法進行：在工程師站把DEH控制驅動卡模塊轉入手動控制模式，通過手動控制故障閥門指令手動緩慢關閉到全關。當控制驅動卡控制的閥門處于全關位置，且DEH輸出指令為0時，可將機組DEH控制切換至手動位置，然后拔下該控制驅動卡，確認新的控制驅動卡型號、跳線及軟件版本與原控制驅動卡相同。按照控制驅動卡LVDT調整方法，整定零位、滿度、放大倍數及偏置電壓等。確認控制系統工作正常、狀態正確、跟蹤良好后，轉入自動模式。當該控制驅動卡控制的閥門不處于全關狀態或DEH輸出指令不為0時，必須通過閥門全行程試驗，強制DEH指令使閥門開度逐漸歸到0后，再更換控制驅動卡。此時，可考慮投入功率回路，在關小閥門過程中，負荷維持穩定后，再將閥門手動全關后進行處理。

3.2LVDT反饋線圈故障分析及解決辦法

LVDT常見故障主要包括反饋線圈品質不好、線性度差、耐高溫差、零漂度大等等。在線更換故障LVDT時，必須確定第二根LVDT正常，能夠保證機組安全運行，更換過程中不能造成機組負荷大幅度波動。在工程師站把DEH控制驅動卡模塊轉換為手動模式，將驅動卡模塊輸出指令手動緩慢關閉，并就地關閉該控制閥門的DEH油高壓入口門。強制設定該調門輸出指令為0，使閥門全關。檢查LVDT及控制驅動卡工作正常，該調門指令反饋正常后投入自動，逐漸將該調門開至其原來位置。

3.3調節閥晃動、振蕩原因分析及解決辦法

在輸出指令不變的情況下，油動機反饋信號發生周期性的連續變化，稱之為調節閥油動機晃動，在汽輪機運行的情況下，最常見最復雜的故障就是調節閥油動機晃動故障。油動機晃動的幅值有大有小，頻率有快有慢。產生油動機擺動的原因主要有以下幾個方面：一是熱工信號問題。當兩只位移傳感器發生干涉、驅動卡輸出信號含有交流分量或伺服閥信號電纜有某點接地時均可能發生油動機擺動現象。二是伺服閥故障。當伺服閥接收到指令信號后，因其內部故障產生振蕩，使輸出流量發生變化，造成油動機擺動。三是閥門突跳引起的輸出指令變化。當某一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，同樣在蒸汽力的作用下，主閥從門桿的上死點突然跳到門桿的下死點，造成流量減小，DEH又發出開大該閥門指令，從而導致晃動。

調節閥出現晃動，首先判斷是軟件系統引起的晃動，還是控制驅動卡故障引起的故障。把調門對應的驅動卡模塊強制手動，如閥門不晃動，則是DCS系統引起的晃動；如閥門晃動，則證明是控制驅動卡或LVDT反饋線圈故障。關于DEH油壓不穩定，波動引起閥門的晃動，主要是由于泵的調節裝置動作不靈活造成的。當調節閥閥芯出現卡澀或摩擦阻力增大時，不能及時將泵出口壓力信號轉換成推動機構的推力，造成泵流量調整滯后于壓力變化，使泵輸出壓力波動。此時可拆下調節閥并解體，清洗相關零件，檢查閥芯磨損情況，復裝后一般可消除該閥故障。當閥門出現晃動時，可調整控制驅動卡積分時間，如果控制驅動卡積分時間調整無效，則可降低比例倍數。

3.4電液伺服閥故障分析及解決辦法

DEH系統普遍采用磷酸酯抗燃油，在使用過程中極易劣化，主要表現為污染顆粒度的增加和酸值升高。DEH系統用抗燃油一般要求達到MOOG2級，酸值KOH應小于0.2‰。抗燃油污染顆粒度增加，極易造成伺服閥卡澀，同時還會使閥芯磨損、泄漏增加。因此，要定期更換油路濾芯，清理變質油，同時要定期更換液壓油，加強液壓油的管理，必要時更換清洗伺服閥，定期檢查或更換電氣信號端口，緊固接線端子以防止其松動，還應檢查連線以防止其接觸不良。

4　結束語

本文對火電機組DEH控制系統的設備組成及主要故障進行了原因分析，對優化和解決方法進行了論述。所論述的故障及處理方法都是在機組運行和調試的實踐中總結和驗證的，是切實有效的。當然，關于DEH控制系統的故障點及處理方法，還需要我們在實踐中不斷摸索，以不斷優化DEH控制系統的調節品質。

白會平，男，現就職于大唐甘肅發電有限公司安全生產部，長期從事發電企業設備檢修及生產技術管理工作，多次擔任科技成果評審專家參與科技成果評審，主要研究方向為發電自動化及自動控制技術。

Fault cause analysis and function optimization of
DEH control systems of thermal power units

BAI Hui－ping （Datang Gansu Power Generation Co.，Ltd.，Lanzhou 730050，China）

The equipment status and fault phenomenon of the DEH control systems of thermal power units are discussed.Starting from the studying of the working principles of the regulating valve，the control signal，the position feedback device，the electro－hydraulic servo valve and the control driving card as well as the applications of the control system，the fault causes are analyzed，and the function optimization schemes are given.It has well guidance and reference to the similar power generating units.

thermal power unit；DEH system；fault analysis；solution

TM611

A

1005—7277（2016）01—0029—03

2015－10－30