660MW汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)閥位反饋裝置頻繁卡澀磨損斷裂原因分析與解決

蘆建忠

摘要：蘇晉塔山發(fā)電有限公司DEH系統(tǒng)汽輪機(jī)高調(diào)閥、中調(diào)閥油動(dòng)機(jī)線性閥位傳感器（LVDT）自機(jī)組投產(chǎn)后頻繁出現(xiàn)卡澀甚至斷裂現(xiàn)象，成為影響機(jī)組安全運(yùn)行的疑難雜癥與不安全因素。調(diào)試期間就多次對(duì)高調(diào)閥油動(dòng)機(jī)LVDT進(jìn)行更換，更換后正常運(yùn)行不超一個(gè)月，LVDT的測量調(diào)節(jié)桿就會(huì)磨損嚴(yán)重，當(dāng)需要高調(diào)閥調(diào)節(jié)負(fù)荷時(shí)，會(huì)出現(xiàn)卡澀、造成油動(dòng)機(jī)大幅度波動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷急劇變化，嚴(yán)重的影響了機(jī)組的安全運(yùn)行，導(dǎo)致機(jī)組各項(xiàng)負(fù)荷試驗(yàn)和性能考核試驗(yàn)無法進(jìn)行。通過檢查拆下已磨損的LVDT裝置，研究發(fā)現(xiàn)市場上這類通用產(chǎn)品存在設(shè)計(jì)缺陷，經(jīng)過對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的調(diào)研，并就地取材對(duì)LVDT的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，改造成本低廉，徹底的解決了現(xiàn)有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷，確保了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：DEH控制系統(tǒng)LVDT測量裝置;卡澀;振動(dòng);磨損;斷裂;LVDT結(jié)構(gòu)改造

一、概述

蘇晉塔山發(fā)電有限公司的汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)高壓調(diào)閥、中壓調(diào)閥油動(dòng)機(jī)配套使用的位移傳感器為線性位移傳感器（LVDT），自機(jī)組投產(chǎn)后，機(jī)組的高壓調(diào)閥、中壓調(diào)閥運(yùn)行狀況不佳，尤其在機(jī)組負(fù)荷調(diào)整過程中很容易出現(xiàn)高壓調(diào)閥的非線性波動(dòng)，造成機(jī)組的發(fā)電負(fù)荷不穩(wěn)定，對(duì)運(yùn)行人員的監(jiān)控與操作帶來很大風(fēng)險(xiǎn)。機(jī)組投入運(yùn)行兩個(gè)月后，3#汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)GV2、GV3主汽調(diào)節(jié)閥的四個(gè)線性位移傳感器（LVDT）陸續(xù)出現(xiàn)問題，機(jī)組在變負(fù)荷時(shí)，高調(diào)閥在調(diào)節(jié)負(fù)荷過程中就會(huì)因出現(xiàn)卡頓、波動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷劇烈變化。檢查發(fā)現(xiàn)線性位移傳感器（LVDT）的測量調(diào)節(jié)桿都存在不同程度的磨損，聯(lián)系哈汽廠家技術(shù)人員進(jìn)行溝通并查閱大量的資料，多次到場進(jìn)行檢查，并重新更換新的位移傳感器，但每次更換后只能保證兩個(gè)多月左右的正常運(yùn)行時(shí)間，不能從根本上徹底的解決問題。

二、DEH系統(tǒng)高壓調(diào)閥位移傳感器LVDT故障頻發(fā)原因分析

在機(jī)組的停機(jī)后，技術(shù)人員將四個(gè)高壓調(diào)閥的LVDT測量裝置拆下進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)每個(gè)LVDT的測量調(diào)節(jié)桿都磨損嚴(yán)重，尤其是測量調(diào)節(jié)桿與測量裝置本體端口的接觸位置，不銹鋼材質(zhì)的桿已經(jīng)磨掉了一半并帶有凹槽，并且測量桿上的磨損區(qū)無論從磨損程度還是從位置上看都很有相同性，正是這些被磨出的凹槽導(dǎo)致測量調(diào)節(jié)桿上下運(yùn)動(dòng)受阻。汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，高調(diào)閥油動(dòng)機(jī)跟隨機(jī)組負(fù)荷變化的需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，LVDT測量裝置的調(diào)節(jié)桿在測量線圈管內(nèi)壁形成的滑管內(nèi)上下移動(dòng)，通過測量調(diào)節(jié)桿上的導(dǎo)磁材料引起的磁通量變化強(qiáng)度，將高調(diào)閥油動(dòng)機(jī)的閥位信號(hào)反饋至DEH系統(tǒng)，并與高調(diào)閥開度的指令信號(hào)相比較的差值進(jìn)行PID運(yùn)算，運(yùn)算的指令結(jié)果至高調(diào)閥油動(dòng)機(jī)執(zhí)行，直到所需要的閥位開度。如果測量裝置的調(diào)節(jié)桿卡澀，實(shí)際的高調(diào)閥油動(dòng)機(jī)開度指令與反饋就會(huì)不一致，DEH控制系統(tǒng)中的開度指令就會(huì)處于執(zhí)行狀態(tài)，就會(huì)造成LVDT測量調(diào)節(jié)桿受外力的作用造成偏差，調(diào)閥發(fā)生抖動(dòng)。

與機(jī)務(wù)人員配合測得我廠2、3號(hào)高壓調(diào)節(jié)門LVDT桿連接裝置徑向振動(dòng)值分別是0.772mm、0.435mm;0.257mm、0.090mm。高壓調(diào)節(jié)門LVDT桿連接裝置與高壓調(diào)門閥套固定連接，高壓調(diào)門閥套徑向稍有振動(dòng)LVDT桿連接裝置將會(huì)擴(kuò)大其振動(dòng)，與哈爾濱汽輪機(jī)廠相關(guān)技術(shù)人員溝通，高壓調(diào)門閥套徑向振動(dòng)是受力原因造成無法改善，可以在高壓調(diào)門閥套與調(diào)節(jié)門LVDT桿連接部分加固，使其振動(dòng)的擴(kuò)大程度有所減弱。

機(jī)組在固定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，LVDT的測量調(diào)節(jié)桿在測量線圈的滑管內(nèi)處于一個(gè)穩(wěn)定的位置，由于高溫高壓蒸汽流經(jīng)閥體時(shí)帶來的振動(dòng)，將導(dǎo)致安裝在油動(dòng)機(jī)閥體上的LVDT測量調(diào)節(jié)桿在滑管內(nèi)頻繁的振動(dòng)，使得測量結(jié)果與實(shí)際狀態(tài)存在一定的偏差，導(dǎo)致高調(diào)閥的開度無法滿足DEH系統(tǒng)預(yù)定的指令調(diào)整閥位導(dǎo)致高調(diào)閥發(fā)生抖動(dòng)。

三、DEH系統(tǒng)高壓調(diào)閥位移傳感器LVDT技術(shù)改造方案

對(duì)于機(jī)組現(xiàn)在已安裝的汽輪機(jī)高調(diào)閥的LVDT測量裝置如果更換成其它類型的話，設(shè)備技術(shù)改進(jìn)成本太高，又會(huì)影響機(jī)組的運(yùn)行。只能對(duì)汽輪機(jī)現(xiàn)有LVDT測量裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)改造并解決卡澀的問題。LVDT的測量調(diào)節(jié)桿的卡澀、斷裂原因分析清楚后，就有了LVDT測量裝置技術(shù)改造的基本方向和目的，就是要徹底解決測量調(diào)節(jié)桿因機(jī)組運(yùn)行中振動(dòng)所導(dǎo)致的摩擦與碰撞問題，只有避免碰撞或者減弱碰撞強(qiáng)度，才能夠降低測量調(diào)節(jié)桿的磨損。根據(jù)LVDT測量裝置內(nèi)部的構(gòu)造特點(diǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后對(duì)裝置的本體內(nèi)部兩端進(jìn)行設(shè)置限位件并在測量調(diào)節(jié)桿頂端設(shè)置耐磨護(hù)套。LVDT測量調(diào)節(jié)桿穿過頂端限位件在滑管中滑動(dòng)，并能減小測量調(diào)節(jié)桿運(yùn)動(dòng)過程中造成的徑向偏移，能保證測量調(diào)節(jié)桿與測量線圈的同心度。

對(duì)LVDT測量裝置測量桿進(jìn)行加長，LVDT與油動(dòng)機(jī)的連接裝置采用萬向型即使不同心也不會(huì)出現(xiàn)過磨損現(xiàn)象?；贚VDT測量裝置的測量調(diào)節(jié)桿工作環(huán)境溫度較高，在運(yùn)行中均為50℃，非金屬限位件的材料既要滿足一定的強(qiáng)度，不但要光滑、摩擦力小，更具有耐高溫特性，經(jīng)過調(diào)研最終選擇聚四氟乙烯耐溫材料。然后再根據(jù)LVDT裝置兩端的安裝尺寸，加工相匹配的限位墊片后進(jìn)行改造。

DEH系統(tǒng)高壓調(diào)閥位移傳感器LVDT技術(shù)改造完成后，在重新安裝之前又反復(fù)進(jìn)行了多次測試，確保測量裝置在冷態(tài)下運(yùn)行平穩(wěn)、無卡澀現(xiàn)象。在機(jī)組啟動(dòng)后熱態(tài)下按要求對(duì)高調(diào)閥進(jìn)行多次拉閥試驗(yàn)，以確保改造后設(shè)備的可靠性與穩(wěn)定性。

四、技術(shù)改造后DEH系統(tǒng)高壓調(diào)閥位移傳感器LVDT的使用效果

汽輪機(jī)高調(diào)閥的位移傳感器LVDT自從2021年4月份改造后投入正常運(yùn)行，截至目前已運(yùn)行近一年時(shí)間，通過檢查比對(duì)運(yùn)行記錄曲線和就地觀察，無任何異常情況。利用機(jī)組在檢修停機(jī)中，對(duì)改造過的LVDT測量裝置全部進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)測量調(diào)節(jié)桿無此前的磨損現(xiàn)象。

本技術(shù)改造方案徹底的解決了LVDT測量裝置容易出現(xiàn)的上述問題，使用效果極好，具備向其他電廠推廣使用的價(jià)值。提升電廠的生產(chǎn)效率，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)力的大幅度提升。

參考文獻(xiàn)

[1]趙銳：汽輪機(jī)調(diào)門LVDT位移傳感器故障治理探析.工業(yè)技術(shù)科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)（A），2019（08）：（b）-0087-02