電廠DEH系統常見故障分析與處理

殷海峰 徐秋昀 鄧楊

摘要：針對華能南通電廠二期2臺機組DEH控制系統中出現的一些常見故障，對其產生的原因進行了深入分析，并提出了相應的解決方案，為后期機組的穩定運行提供了保障。

關鍵詞：OVATION;DEH系統;LVDT;伺服閥;故障分析

0 引言

DEH（Digital Electro-Hydraulic Control）系統被廣泛應用于大型火電機組的汽輪機控制中，使汽輪機調節系統的運行操作簡單化。DEH系統能否可靠投運直接關系到機組能否安全穩定運行。因此，如何使DEH系統的控制功能更加完善，從而保證機組的安全、可靠運行是需要不斷探討的問題[1]。

1 DEH系統簡介

DEH系統是由電氣敏感元件、數字電路、液壓放大元件及液壓伺服機構構成的汽輪機控制系統，其主要作用是通過調節進氣閥門開度來控制汽輪機轉速。

OVATION系統專用液壓伺服VP卡接受LVDT的交流差壓信號，并將其轉換成對應的調門開度反饋;CPU根據系統負荷指令計算出大機調門開度指令;VP卡通過OVATION總線獲取大機調門開度指令，再根據調門開度指令與反饋，輸出控制電流驅動伺服閥，從而實現大機調門的控制功能，這個過程可以理解為一個單回路閉環控制。

2 DEH系統故障分析及解決方法

2.1? ? LVDT故障及解決方法

在所有DEH系統故障中，LVDT故障出現頻率最高，常見故障有兩種：一種是軟鐵芯故障，另一種是線圈故障。

LVDT軟鐵芯結構簡單，很少出現因其自身磨損嚴重而導致的LVDT故障，問題往往更多出在鐵芯與閥桿連接件之間，尤其是萬向節磨損問題。LVDT線圈筒固定在閥門本體上，鐵芯通過萬向節與調門閥桿相連，并隨閥桿上下移動。萬向節屬于活動構造，日常磨損在所難免。惡劣的現場工作環境（溫度高、振動大）加劇了萬向節的磨損，進一步縮短了其使用壽命[2]。萬向節輕微磨損時，LVDT反饋只是存在一定偏差，導致調節上出現微弱滯后;萬向節磨損嚴重時，鐵芯直接滑落，導致LVDT反饋信號質量變差，進一步引發調節系統故障。

LVDT線圈筒大體有3層：最外層為金屬保護層，中間層為絕緣填充物，最內層為線圈銅絲。其中，與鐵芯接觸側的金屬保護層較線圈筒外側的金屬保護層略薄。絕緣填充層的作用是防止線圈與外殼接地。正常情況下，最內層線圈很少出現磨損現象。但是，當鐵芯中心與線圈筒中心偏差很大，兩者長期處于碰磨狀態時，LVDT線圈還是會出現磨損情況。華能南通電廠二期機組使用的LVDT為無錫河埒六線制的LVDT，其筒孔徑約6.8 mm，LVDT軟鐵芯直徑為5 mm，鐵芯與線圈筒內壁靜態距離為0.9 mm。當線圈筒磨損約3 mm時，會磨損到內部線圈，造成LVDT反饋故障，影響DEH系統調節功能。

針對上述故障問題，首先，加強設備巡檢，及時發現問題并更換出現故障的LVDT是最主要的解決方法。其次，提高檢修工藝，LVDT安裝時盡量確保鐵芯和線圈筒在閥門全行程中保持同心，避免萬向節頻繁調整方向，加劇磨損。最后，給萬向節加裝扎絲進行固定，以免LVDT鐵芯滑落。第四，改善機組振動情況。

2.2? ? 伺服閥故障及解決方法

華能南通電廠多年來的故障統計顯示，在伺服閥常見故障中，“卡、堵、內漏大”占了總故障數的近90%，力矩馬達線圈缺陷約占總故障數的5%，零偏不穩同樣約占總故障數的5%。

伺服閥的“卡、堵、內漏大”問題本質上是油質問題[3]。電液調節系統通常使用的抗燃油是一種合成磷酸酯物質。該物質長期使用后容易老化，導致其污染顆粒增多、酸度變高、電阻率降低[4]。伺服閥是一個非常精密的設備，對抗燃油的清潔度以及酸度要求很高。當抗燃油內污染顆粒變多時，伺服閥容易堵塞或卡澀。污染顆粒還會對閥芯造成持久磨損，導致內漏加劇。當酸度變高時，伺服閥閥芯及閥套銳邊就會受到抗燃油的腐蝕，從而進一步加劇伺服閥內漏。

力矩馬達線圈故障多是由制造水平或檢修工藝不到位而造成的。其導致的結果是驅動電流消失、伺服閥不動作。零偏不穩是由于零偏彈簧疲勞引起的，其具體表現是零偏電流減小或增大。

針對上述故障，首先，加強油質管理，嚴格遵守油質化驗周期，把控好抗燃油進貨渠道[5]，每次添加的抗燃油都需先行過濾。同時，在抗燃油系統中安裝油質在線再生裝置。其次，伺服閥不能長時間連續使用，需要定期使用專業設備進行清洗及檢測，確保其始終保持在最佳工作狀態[5]。最后，優化相關報警設置，如通過力矩馬達線圈驅動電壓監視線圈是否開路或短路，通過零偏電流的變化判斷零偏彈簧是否不穩。

2.3? ? VP卡故障及解決方法

VP卡即OVATION閥位定位模塊，其故障多由外部設備引起。VP卡自身常見故障有兩種：一種是電子元件老化，另一種是固件版本與硬件配置不符。

（1）卡件電子元件老化一般是由于卡件使用壽命到期引起的，但是非正常斷電、過多的熱插拔、散熱不佳等原因也會加快電子元件老化，導致使用壽命縮短。這類故障引起的現象不可一概而論，具體類型可以通過閥位定值模塊的診斷LED（表1）進行初步判斷，定向逐步排查。

（2）固件版本與硬件配置不符通常出現在錯誤的版本升級過程中。2018年，華能南通電廠利用檢修期間，邀請艾默生技術人員到廠對#4機組VP卡進行固件升級，以解決VP卡運行過程中過熱的問題。但是在固件升級后，出現調門閥位校準不通過以及LVDT反饋大幅晃動等問題。后經過與美國艾默生總部技術人員溝通，確認該故障是由于固件版本與硬件版本沖突所致。本次固件升級版本需要VP卡硬件版本（EID index）為*.50.*之后的版本。但是，華能南通電廠#4機組DCS系統是2013年改造的，VP卡硬件版本都為*.49.*版本，不兼容該固件版本，對此解決的辦法只有更換最新的硬件配置VP卡，或者將老卡返廠固件還原。

針對上述故障，解決方法主要還是加強平時的卡件管理維護，定期進行卡件積灰吹掃，在檢修維護過程中盡量避免對卡件的熱插拔和非正常斷電。

3 結語

本文列舉了電廠DEH系統中幾種常見的故障，對其產生的原因進行了深入分析，同時提出了相應的故障處理與預防措施。需要注意的是，在線處理DEH系統故障時，必須將對應故障調門進行徹底隔離，防止故障處理過程中調門誤動，造成系統擾動。目前，華能南通電廠二期機組DEH系統各類故障已經得到了有效控制，提高了整體系統的運行安全性、可靠性和自動化水平。

[參考文獻]

[1] 郎國成，王倫俊.DEH控制系統分析與問題探討[J].西北電建，2001（1）：22-25.

[2] 崔文迪.330 MW機組DEH系統調門擺動問題的分析處理[J].陜西電力，2009（4）：66-68.

[3] 王永紅，黃其頂.DEH系統的典型故障及處理[J].浙江電力，2005（1）：65-68.

[4] 谷偉.328.5 MW機組DEH系統電液伺服閥故障淺析[J].天津電力技術，2010（3）：27-31.

[5] 王勇.大型汽輪機組DEH系統電液伺服閥的應用及維護[J].江西電力，2005（5）：8-9.

收稿日期：2020-06-22

作者簡介：殷海峰（1988—），男，江蘇泰州人，工程師，研究方向：網絡化控制系統、分散控制系統。