汽輪機數字電液調速系統相關問題及分析

潘振宇

摘 要： 汽輪發電機組進行有效的自動化控制，是現代電廠、電網保證提供高質量產品和服務的重要因素.本文系統地介紹了我公司汽輪機數字電液調速系統的結構、特點和功能.研究了日常維護及大修過程中DEH系統經常遇到的問題，根據汽輪機控制的要點、工作原理和各部件在系統中的應用出發，分析安全問題并提出解決方案。

Abstract：Effectively the automatic control of steam turbine generator set， is a modern power plant， power grid to ensure provide high quality products and services of the important factors. This paper systematically introduces the steam turbine digital electrohydraulic governing system's structure， features and functions. The routine maintenance and overhaul of DEH system often encountered in the process of problems， according to the turbine control， working principle and the main points of the components in the application of the system， the analysis of security problems and solutions are put forward.

關鍵詞： DEH；伺服閥；LVDT；伺服卡；組成；工作原理；故障及分析；功能

DEH（digital electric hydraulic control system）即汽輪機數字式電液控制系統，是目前大型電站汽輪機普遍采用的控制裝置。對汽輪機的進汽和排汽參數、缸溫、軸承溫度及轉速、發電機功率等重要參數監視。DEH系統與EH油系統組成的電液控制系統，通過控制汽輪機主汽門和調門的開度，實現對汽輪機的轉速、負荷、壓力等的控制，完成機組在啟停及正常運行過程中對汽輪機轉速和功率的控制功能、汽輪機的超速保護功能。我公司汽機DEH隨汽輪機成套提供，采用與DCS系統一體化方案，選用北京國電智深控制技術有限公司EDPF-NTplusDCS系統，運行維護過程中出現過一些故障，本文就此展開分析。

1.汽輪機電液調節系統的構成及控制原理

1.1汽輪機電液調節系統控制原理

機組在啟動和正常運行過程中，DEH接收CCS指令或操作人員通過人機接口所發出的增、減指令，采集汽輪機發電機組的轉速和功率以及調節閥的位置反饋等信號，進行分析處理，綜合運算，輸出控制信號到電液伺服閥，改變調節閥的開度，以控制機組的運行。控制系統原理圖見圖1-1。機組在升速過程中（即機組沒有并網），DEH控制系統通過轉速調節回路來控制機組的轉速，功率控制回路不起作用。這點可從原理圖中看出，當沒有并網信號時，控制信號就為1，則輸出等于輸入1（即轉速回路調節器輸出）。在此回路下，DEH控制系統接收現場汽輪機的轉速信號，經DEH三取二邏輯處理后，作為轉速的反饋信號。此信號與DEH的轉速設定值進行比較后，送到轉速回路調節器進行偏差計算，PID調節，然后輸出油動機的開度給定信號到伺服卡。此給定信號在伺服卡內與現場LVDT油動機位置反饋信號進行比較后，輸出控制信號到電液伺服閥，控制油動機的開度，即控制調節閥的開度，從而控制機組轉速。升速時，操作人員可設置目標轉速和升速率。機組并網后，DEH控制系統便切到功率控制回路，汽機轉速作為一次調頻信號參與控制。這點可從原理圖中看出：當有并網信號時，控制信號就為0，則輸出等于輸入2（即功率控制回路的輸出）。

1.2汽輪機電液調節系統構成

汽輪機數字電液調節系統（DEH系統）主要包括EH供油系統、電液伺服執行機構和保安系統。液壓伺服系統是DEH控制系統的重要組成部分，主要由油動機、伺服閥、LVDT組件、伺服卡等構成。

2 .汽輪機電液調節系統各重要部件故障分析

2.1 伺服閥故障

伺服閥主要故障為卡澀和電化學腐蝕，表現為油動機始終處于全開或全關位置。伺服閥的閥芯與閥套間隙只有2 μm左右，極易造成卡澀，一旦卡死，將導致調節過程無法控制；伺服閥的噴嘴與擋板之間也容易發生卡澀，伺服閥噴嘴與擋板之間的間隙在0.03 mm左右，當油中有顆粒卡在當中時，就會使擋板始終靠近1個噴嘴且反饋桿無法將其拉回，主閥芯兩端的壓差始終存在，造成閥芯向一邊開足，油動機就會處于全開或全關位置而無法控制。

2.2 LVDT故障

LVDT是一種電氣機械式傳感器，它產生與其外殼位移成正比的電信號。此外殼是單獨的，可移動的（傳感器是這樣一種裝置，它感受物理量，并轉化成用于測量的電信號）。

在機組運行時，LVDT故障的表現形式通常為汽機閥門高頻抖動，或突然全開全關，根據多年檢修經驗，發生這類情況時，在排除伺服閥故障后，首先要懷疑的是LVDT的接線電纜。因為機組運行時，油動機處受到高壓汽流的沖擊，整個閥體的振動相當劇烈，如果LVDT引線未做包扎直接搭在金屬上，極容易發生電纜松動或電纜摩擦破皮引起接地等的現象，此時因電壓不匹配或抖動，將直接導致伺服卡輸出至伺服閥的信號不穩定，導致閥門抖動或全開、全關。其次要懷疑LVDT附近是否存在高頻干擾，我公司在此次大修閥門試驗時，中壓調門一直在高頻抖動，檢修人員更換伺服閥，檢查LVDT接線，更換LVDT后故障依然存在，仔細檢查過后發現 LVDT組件連接件受損。由于閥門本身的高頻振動，造成LVDT組件連接件受損，連接件之間間隙過大，造成調門有規律的晃動，這種晃動現場幾乎看不出，只能通過趨勢曲線上觀察。9月份高調連續幾次月出現這種不明晃動，在更換LVDT后正常。解體LVDT后發現銷子與連接塊發生了嚴重磨損，從原來的無間隙連接，已經形成了2mm的晃動量，造成LVDT在這個范圍上下晃動，從而引起閥門的頻繁開關。

2.3 伺服卡故障

伺服板是控制器與現場執行機構的接口，來往信號復雜，伺服板工作的正確性決定了控制的可靠性。機組運行時，伺服卡故障的表現形式通常為汽機閥門高頻抖動，或突然全開全關。具體檢查故障集中在：伺服放大器沒有伺服驅動信號、LVDT初級沒有激勵信號、LVDT次級沒有響應輸信號。伺服閥故障可通過模板上的指示燈的狀態確定故障具體內容。

3.汽輪機電液調節系統設備維護及更換

在汽機閥門出現異常狀況時，重要的是對故障原因做出正確的判斷，無論是閥門開關不動，還是閥門晃動，應首先判斷出故障部位。方法為，打開進油門，使用伺服閥測試工具通過外加信號的方法將閥門開啟或關閉，如無響應，說明是伺服閥問題，正常動作，則說明控制回路問題。判斷閥門晃動也是同樣的方法，使用伺服閥測試工具通過外加信號的方法將閥門開啟至原來位置，如此時沒有晃動，說明是控制信號問題；如果晃動加大，說明是伺服故障，應立即更換伺服閥。

參考文獻

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