汽輪機DEH系統(tǒng)故障分析及處理措施

劉飛

摘 要：近年來，我國的工業(yè)化進程有了很大進展，對汽輪機的應(yīng)用也越來越廣泛。本文對DEH系統(tǒng)的常見故障以及解決方法進行了分析，希望能通過這些對故障的發(fā)現(xiàn)和研究解決問題，能為汽輪機DEH控制系統(tǒng)的安全使用提供保障。

關(guān)鍵詞：汽輪機;DEH系統(tǒng);故障分析;處理措施

汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)即DEH系統(tǒng)，主要包括DEH控制器和控制對象。DEH系統(tǒng)的主要目的是控制汽輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速和功率，從而滿足電廠發(fā)電、供熱動力站供汽的要求。

1 DEH系統(tǒng)概述

汽輪機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械，將蒸汽勢能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子動能，是蒸汽動力裝置的主要設(shè)備之一。汽輪機的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)肩負(fù)著關(guān)鍵的協(xié)調(diào)任務(wù)。

DEH是（digital electro-hydraulic system）即汽輪機數(shù)字式電液控制系統(tǒng)，由計算機控制部分和EH液壓執(zhí)行機構(gòu)組成，主要負(fù)責(zé)對汽輪機組的啟停、轉(zhuǎn)速以及功率等進行控制，是確保機組安全、穩(wěn)定、可靠運行的有效手段。汽輪機DEH控制系統(tǒng)是電廠或供熱電站生產(chǎn)中不可缺少的部分，它是一個以計算控制為核心的分散型控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過計算機將各個控制系統(tǒng)有機結(jié)合起來。

汽機的DEH系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括控制柜、操作員站、交換機、電液轉(zhuǎn)換器、傳感器、伺候放大器、油動機等。

①控制柜：DEH系統(tǒng)的控制柜主要指的是通過利用控制器和IO通信線路的連接，形成控制系統(tǒng)的底層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，并對相關(guān)的被控制參數(shù)進行采集、輸入、分析、輸出等操作，從而實現(xiàn)I/O模塊的接線端子布置和安裝布置，進而完成DEH系統(tǒng)中控制算法的操作和運算;②操作員站：DEH系統(tǒng)中的操作員站主要指的是能夠使運行人員通過相應(yīng)的操作順利完成人機接口功能的系統(tǒng)操作站。它可以是單純的系統(tǒng)操作員站，也可以兼負(fù)工程師站的相關(guān)工作，并由DEH系統(tǒng)的軟件維護人員和工程師對其進行組態(tài)，從而改變站內(nèi)的相關(guān)配置和算法操作;③交換機：DEH系統(tǒng)中的交換機即HUB，它又被稱為網(wǎng)絡(luò)交換機或者網(wǎng)絡(luò)集線器，是DEH系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊的物理性接口;④電液轉(zhuǎn)換器：DEH系統(tǒng)中一項十分重要的環(huán)節(jié)就是電液轉(zhuǎn)換器的安裝和使用。它是將系統(tǒng)中收集到的電信號通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成所需要的液壓信號，并利用直流力矩馬達伺服閥（DDV閥）穩(wěn)定和順暢信號的轉(zhuǎn)換過程;⑤LVDT（位移傳感器）：是油動機行程的實時反饋系統(tǒng)，利用伺服放大器對系統(tǒng)收集到的信號進行反饋和調(diào)整，從而實現(xiàn)對DEH油動機的快速穩(wěn)定控制;⑥伺服放大器：伺服放大器實際上是DEH系統(tǒng)中控制柜的一部分，其主要功能是對油動機、DDV閥、LVDT實行一個共同的液壓伺服控制機構(gòu)，進而實現(xiàn)對汽輪機組的執(zhí)行控制;⑦油動機：油動機主要是通過彈簧、凸輪、機械杠桿等同汽輪機進行連接，從而實現(xiàn)對抽汽和蒸汽等的流量控制。它是液壓控制機構(gòu)的最終環(huán)節(jié)，以對控制汽輪機組的汽壓、功率、轉(zhuǎn)速等為最終的控制目標(biāo)。

2 DEH常見問題故障

由于汽輪機組需要長時間不間斷運轉(zhuǎn)，所以DEH系統(tǒng)作為汽輪機組的主控系統(tǒng)也必須保持長時間的運行。雖然DEH系統(tǒng)的整體性能較為穩(wěn)定，但在較長時間的運行過程中，不可避免地會出現(xiàn)一些故障問題。常見故障問題有幾下幾種：

2.1 電液系統(tǒng)故障

在電液系統(tǒng)中，電液轉(zhuǎn)換器是較為重要的組成部分之一，它的故障頻率相對較高。較為常見的故障問題有電液轉(zhuǎn)換器的振顫幅值比減小。造成這一問題的主要原因是卡澀死區(qū)增大，即轉(zhuǎn)換器的滑閥出現(xiàn)了較大程度的卡澀;轉(zhuǎn)換器進出口壓力差升高，多表現(xiàn)為進口壓力不變、出口壓力減小，通過對其內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)進行分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致該問題的具體原因是漏流量增大、滑閥嚴(yán)重磨損。

2.2 油系統(tǒng)故障

由于DEH系統(tǒng)的油管路有很大一部分都安裝在汽輪機上，在機組運行的過程中會產(chǎn)生高溫和高壓蒸汽，便會使部分元件或是油管路處于高溫高壓的環(huán)境當(dāng)中，隨著溫度的不斷升高，會導(dǎo)致油的氧化速度加快，氧化會使EH油的酸值增大，顏色變深，當(dāng)酸值指標(biāo)超過0.1mgKOH/g時，會導(dǎo)致油產(chǎn)生空氣間隔等問題。此外，當(dāng)EH油含水乳化之后，極有可能造成DEH系統(tǒng)無法正常運行，嚴(yán)重時會導(dǎo)致汽輪機組危急遮斷系統(tǒng)故障。如危急遮斷系統(tǒng)復(fù)位之后，若是遇到危機情況，在EH油乳化的前提下，泄漏孔會被堵塞，無法將油成功泄出，從而導(dǎo)致主汽門與調(diào)門無法關(guān)閉，由此會引起汽輪機轉(zhuǎn)速飛升，嚴(yán)重時會造成機組損壞。

2.3 伺服系統(tǒng)故障

伺服系統(tǒng)比較常見的故障有伺服控制卡故障，受現(xiàn)場高溫和振動的影響，LVDT桿的線圈造成開路或短路，或現(xiàn)場LVDT桿安裝位置不合適，動作不順暢，造成LVDT桿磨損、變形或損壞，LVDT桿的牽引桿彎曲變形，又或伺服卡本身使用時間太長，以上情況都會引起伺服卡損壞故障，影響汽輪機的安全運行。

3 DEH系統(tǒng)故障處理措施和檢修維護

一旦DEH系統(tǒng)發(fā)生故障，便會對汽輪機組的正常運行造成影響，所以必須及時查明故障原因，并采取合理、可行的措施和方法予以消除，使系統(tǒng)在最短的時間內(nèi)恢復(fù)運行。

針對上述常見幾種問題，可采取如下方法進行處理：

①要盡可能使DEH系統(tǒng)中的各個元件尤其是管路遠離高溫區(qū)，注意設(shè)計元件的安裝位置以防止此類問題，若是設(shè)計中無法避免，則應(yīng)采取高溫隔熱措施。同時可適當(dāng)增加通風(fēng)，借此來降低機組運行環(huán)境的溫度，若有必要，也可通過引入壓縮空氣對機組進行冷卻;②適當(dāng)增強抗燃油的流動性，以此來防止死油區(qū)出現(xiàn)，并在機組停止運行后，盡可能保持DEH系統(tǒng)的油循環(huán)，這樣能夠使高溫區(qū)的油溫獲得有效降低;③對于使用工業(yè)水的冷油器，應(yīng)當(dāng)采用不銹鋼管進行焊接，或?qū)⒐I(yè)水改換為除鹽冷卻水。此外可通過體外循環(huán)的方式將油中的水分去除掉，以此降低EH油含水量，避免EH油乳化;④安裝和調(diào)整現(xiàn)場LVDT桿時，應(yīng)盡量安裝在振動較小的位置，保證LVDT桿在閥門動作時保證暢順不卡澀，提高LVDT桿的使用壽命;⑤定期檢查主控單元狀態(tài)，操作員站顯示狀態(tài)與機柜顯示狀態(tài)是否一致，記錄工作狀態(tài)是否正常;操作員站、工程師站禁止安裝其他軟件;⑥抗燃油系統(tǒng)每周應(yīng)進行一次閥門活動試驗;每天進行高壓遮斷集成塊活動試驗;機組大小修前后應(yīng)做危急遮斷噴油試驗;每年整定壓力開關(guān)、低潤滑油壓遮斷器和真空遮斷器的定值等;⑦潤滑油系統(tǒng)應(yīng)定期做試驗，包括閥門活動試驗、危急遮斷器噴油活動試驗、閥門嚴(yán)密性試驗、超速試驗等;定期檢查DDV閥閥芯位置;定期檢查油管路是否存在密封不嚴(yán)漏油的情況;定期檢查LVDT等活動部件的連接件是否松動;整定各壓力開關(guān)定值等。

4 結(jié)語

總而言之，在電廠生產(chǎn)中，汽輪機組是不可或缺的重要設(shè)備之一，它的運行穩(wěn)定與否直接關(guān)系到電廠或供熱動站的生產(chǎn)能效。DEH是汽輪機組的主控系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障，則有可能導(dǎo)致汽輪機組處于失控狀態(tài)，嚴(yán)重時會引發(fā)安全事故。為此，必須對DEH系統(tǒng)的各種故障問題予以足夠的重視，并采取有效途徑和方法在最短的時間內(nèi)消除，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，從而對汽輪機組進行有效控制。

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