基于DEH系統控制的汽輪機調門故障分析

摘 要：汽輪機調門控制不穩定，給生產帶來巨大隱患，通過對其回路的詳細研究，分析其工作原理和故障原因，從軟件和硬件方面著手，逐個排除了故障，有利的保證了生產的安穩運行。

關鍵詞：汽輪機；調門；故障

1 概述

廣州石化自備熱電廠裝置建有2臺容量為100MW帶兩級工業抽汽的汽輪機，與2臺420t/h的循環流化床鍋爐配套，是與廣州石化千萬噸煉油改擴建及后續工程相配套的資源綜合利用工程的重要組成部分，主要任務是就地處理公司的煉油副產品——高硫石油焦，通過發電和抽汽保證煉油、化工區對電力和蒸汽的需求。

2 存在問題

機組采用純電調控制，控制油采用抗燃油，簡稱“DEH”系統。DEH系統通過九臺電液轉換器分別控制高、中、低壓閥門，從而達到控制機組轉速、功率、抽汽的目的。每一臺汽機配置有高壓調門（GV）四個，中壓調汽（IV）四個，低壓調門（LV）。從2011年起兩套機組的調門出現不同情況的波動，甚至有時幾乎造成停機，嚴重影響到安全生產。

3 控制原理

廣州石化汽機DEH采用美國TRICON數字控制系統組成的。DEH系統內部設有解藕運算邏輯，用于熱、電聯調時的靜態牽聯自整，其輸入為負荷調節信號、高低壓抽汽調節信號。高、低閥門的控制指令經過三閥解藕算法后，再分配給高中低三個閥，使其達到熱電聯調及靜態自整。

DEH系統發出指令后，通過AO卡傳送到伺服卡，伺服卡發指令給伺服閥，伺服閥控制油動機油路的大小，從而控制調門開度。調門有反饋桿，反饋桿上安裝有兩個LVDT油動機傳感器，LVDT把調門的開度反饋給伺服模塊，伺服模塊再反饋給DEH系統AI卡，由此形成了一個閉環控制回路。

VC是專門為DEH系統設計的智能型伺服、功放卡，它接受控制器的控制指令經功放后直接驅動伺服閥，同時具有手操及故障診斷功能，并能夠對輸出進行偏置和增益調整。

MOOG電液伺服閥是實現電、液信號的轉換和放大并對液壓執行機構進行控制的裝置，它是電液伺服控制中的關鍵元件，它接受模擬電信號相應輸出調制的流量和壓力的液壓控制閥。

4 典型故障分析

4.1 VC內部異常

2012年11月12， #2汽機的3#高調門出現波動導致中抽流量出現50噸左右的波動。先用RS232通訊電纜兩端分別與PC機和VC模塊接好，啟動Windows XP系統的超級終端，D命令后，顯示原始實時數據及狀態。顯示發現，VC卡的內部參數原本是固定的，但是每次運行D命令都有所不同。同時比對DEH系統的歷史記錄的分析，VC卡存在誤動、誤判的重大嫌疑。后經過更換VC卡后恢復正常。

4.2 接線松動

2013年7月20白天#1汽機#4中調在42%開度時，反饋出現大幅度波動，21點左右將開度強制到100%后，未出現波動。初步檢查VC卡、線路沒有發現問題，由于當時#2汽機正在檢修，工藝需要力保#1汽機的運行，沒有徹查。第二天該調門突然間出現大幅度波動，幾乎導致停機。檢查發現中抽流量曾波動過多次（幅度≤20噸），幾乎每次中抽流量波動時#4中調閥位都有與指令不對應的波動（最大偏差為-10%），而其他調門閥位正常。將中調強制到全關位置來檢查回路，發現伺服閥的控制回路一路電阻為8M歐左右，另一路為無窮大，正常情況下兩路電阻應為83歐左右，到現場發現伺服閥的航空接頭爆裂，更換接頭后正常。

4.3 回路干擾

VC卡接線共有10根信號線，由于汽機平臺下面有從多機泵，前期施工線槽布置的不夠好，導致回路存在干擾。2012年4月23日，#2汽#2高調閥門給定為30%到33%之間波動，反饋上下正負10%波動。強制#2高調閥位至零，分別拆開兩組LVDT反饋檢查，發現第一組1，2，3號線的1號線干擾較大。一般的電壓干擾不超過100mVAC，1號線的電壓達到385mVAC，更換備用電纜后復位正常。對比#1和2#汽機發現，#2汽機所有回路的干擾電壓都偏高，最終解決辦法是將線槽和電纜全部更換。

4.4 人為因素

2013年4月13日#1汽機中抽流量出現波動，儀表專業檢查發現中抽流量在有三分鐘流量為0，汽機的高調門和中調門在同一時間出現波動。經過分析后認為當時工藝人員進行了操作，增加了汽機功率，自動調節引起中抽流量變化和汽機調門變化。

4.5 VC卡隱患

2013年5月5日，#2汽機#2高調門發生振蕩波動，波動幅度最大約15%，檢查發現#2LVDT回訊器回訊異常，判斷該回訊器故障，將調門強制為100%。強制后2個LVDT反饋到100%不變，拆檢#2LVDT發現TRICON系統內顯示拆卸的是#1LVDT，此時VC卡高選輸出和#2LVDT仍指示100%。但工藝迅即反映#2高調門關閉，儀表專業恢復接線配合工藝（恢復時，高選閥位出現瞬間降到25%的現象）。聯系VC卡廠商，答復是拆1個LVDT不會導致調門關閉（與以往的調試記錄一致），需要將當時的記錄曲線和VC卡設置參數發給他們分析原因。后按廠家建議增大修改VC卡內部的VHO參數，在強制全開的狀態下，逐步地增加，將原值205修改到500。進一步觀察并沒有好轉，廠家回復說VC卡是過渡性產品，有固有缺陷，已有DCS100卡可供升級替換。

4.6 機械本身問題

2013年5月23日，#2汽機#1高調波動，實際檢查現場調門漏油，該調門是油壓驅動的，漏油導致油壓波動，造成調門波動。DEH系統輸出值為40.22%，實際反饋來回波動在39.2%到40.9%之間。將該調門強制到36%，強制后情況未見好轉。修改調門伺服卡VC卡參數，將積分R從35修改為80，修改之后波動幅度減少，現場油煙減少。

2013年 6月28日，#2汽機檢修后運行，#2高調進氣壓力高且反饋有跳動，強制#2高調到零位檢查，現場看閥芯位置是到零位，但閥后壓力有指示，跳動量減小，說明調門實際關不死。分析是調門彈簧老化，調門開大，蒸汽量加大，產生沖擊力加大，就會產生晃動，造成壓力波動加大。

5 結語與建議

由于汽機調門的控制回路涉及元器件多，若有一個節點存在問題就會給生產帶來不穩定因素。總結認為預防是第一位的。汽機的LVDT桿及容易磨損，運行時會造成虛位現象，因此每次檢修都要檢查是否有偏移，有必要時要校正機械位置。電液伺服閥是關鍵元件，宜經常清洗，以保持其回路的暢通。VC伺服卡是康吉森過渡性產品，事實證明，回路干擾會使內部電子元件易受干擾而失控，廠家已出新產品DSC100來替代，經過試用效果不錯。

參考文獻

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作者簡介：周俊（1984，12-），中國石油化工股份有限公司廣州分公司，儀表專業，助理工程師。