垃圾發(fā)電廠主蒸汽調(diào)門LVDT振動的原因分析及處理

［摘 要］汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)過長期的發(fā)展，數(shù)字式液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH 已被廣泛應用。DEH 電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)是發(fā)電廠實現(xiàn)自動化控制必不可少的組成部分，集計算機控制技術(shù)與液壓控制技術(shù)于一體，充分體現(xiàn)了計算機的精確與操作的便利，以及使用高壓抗燃油超強的動力，系統(tǒng)動作快速響應準確可靠。文章分析了上海浦發(fā)熱電能源有限公司1號汽輪機啟機后主蒸汽兩側(cè)調(diào)門LVDT（線性差動位移變送器）異常振動損壞及處理的情況，通過運行、熱控手段和更換元件解決了實際問題。

［關(guān)鍵詞］主蒸汽調(diào)門；振動；自動整定；LVDT

［中圖分類號］TM621 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）02–0147–03

1 現(xiàn)場情況

上海浦發(fā)熱電能源有限公司配置4 臺日立造船株式會社供貨的日處理垃圾量為1 000 t 的垃圾焚燒爐和兩臺型號為N65–6.3–445 型的汽輪發(fā)電機，兩臺型號為QF–80–2 的發(fā)電機，汽輪機為上海汽輪機廠產(chǎn)品，發(fā)電機為上海發(fā)電機廠產(chǎn)品，單高壓缸，DEH 系統(tǒng)使用的是南京科遠的NT6000系統(tǒng)產(chǎn)品，線性可變差動變壓器（Linear Variable Differential Transformer，以下簡稱“LVDT”）由無錫市河埒傳感器有限公司生產(chǎn)，型號為SH73.60.01.06.16，主蒸汽調(diào)門分左右兩側(cè)布置（圖1），主蒸汽調(diào)門為橫向布置，單LVDT控制（圖2）。

2023 年3 月，上海浦發(fā)熱電能源有限公司1 號機具備沖轉(zhuǎn)條件，啟動1 號機沖轉(zhuǎn)至3 000 r/min 穩(wěn)定后并網(wǎng)一次成功。并網(wǎng)成功后運行人員發(fā)現(xiàn)1 號汽輪機的主蒸汽調(diào)門LVDT，就地左側(cè)、右側(cè)均較劇烈持續(xù)振動。且左側(cè)振動最為劇烈。

通過負荷波動曲線分析，調(diào)門的指令和反饋無異常波動，但負荷異常波動。可看到LVDT 的指令和反饋曲線中指令較小，但負荷突然波動較大，就地檢查振動的連桿螺帽振松，使原來的反饋桿位置移動，從而影響LVDT 反饋的數(shù)值無法顯示真實的閥門開度，所以反饋顯示正常而負荷波動，運行人員選擇了打閘停機。通過分析調(diào)門波動曲線，在調(diào)門左側(cè)指令不變的情況下，LVDT 的反饋波動較大。就地檢查調(diào)門的螺帽有松動，就地的LVDT 實際振動很大，最終LVDT 故障報警，運行人員果斷選擇打閘停機。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，LVDT 振動過大導致連桿持續(xù)振打LVDT 線圈，進而損壞了線圈，導致LVDT 故障，調(diào)門失控。因為機組目前采用的是35 kV 的主變， 且線路限制最多可帶20 MW 負荷，主蒸汽調(diào)門若因失控波動負荷就可能瞬間超過20MW 的限制值，所以運行人員只能選擇打閘停機。

就地檢查發(fā)現(xiàn)LVDT 已經(jīng)損壞，LVDT 鐵芯磨損嚴重，LVDT 的線圈骨架也有破損。為使機組馬上啟動，重新更換新的LVDT 并調(diào)整好間隙后，緊固了連接螺母，重新拉閥并做好開度試驗后機組啟動，但發(fā)現(xiàn)振動仍較大，振動情況未見改善。通過分析調(diào)門故障曲線，調(diào)門仍會因振動大而頻繁出現(xiàn)故障，失去控制。啟動前調(diào)門的整定參數(shù)采取了減小比例系數(shù)的方法，但未見效果，控制回路同時也進行了檢查，控制邏輯和參數(shù)并無問題。1 號機組運行了幾天后仍會因為LVDT 振動大調(diào)門失控而導致1 號機組停機。

2 原因分析

調(diào)門失控后帶來的負荷波動較大，已嚴重威脅機組的安全穩(wěn)定運行，運行人員選擇打閘停機是合理的。本次機組每個調(diào)門只有1 個LVDT 控制，單LVDT 就會出現(xiàn)當唯一的LVDT 出現(xiàn)故障失去控制時，汽輪機的負荷失去控制。由圖3 可看到磨損的鐵芯，長期的振動導致LVDT 的鐵芯一直在磨損中工作，最終導致LVDT 的線圈損壞，圖4 中也可看到LVDT 的線圈骨架的圓形圈都已被磨損，如果在安裝的過程中鐵芯與外套件安裝不同心，運行中LVDT 就會發(fā)生摩擦，最終磨損壞線圈保護層。而重新安裝好LVDT 后調(diào)門依舊振動大，確定不是鐵芯與外套件安裝不同心的問題。

LVDT 傳感器包括1 個初級線圈和兩個次級線圈，無論哪個線圈損壞均會導致LVDT 無法正常調(diào)節(jié)而導致調(diào)門失控。從運行角度分析，振動原因由負荷低導致，由于主變原設計220 kV 還未開始施工，只能臨時采用35 kV 的主變，而35 kV 的主變?yōu)楸Ｕ习踩€(wěn)定運行，線路限制只能帶20 MW 以內(nèi)的負荷，這就是運行人員看到負荷波動果斷選擇停機的原因。對于能帶75 MW 負荷的汽輪發(fā)電機組來說，20 MW 的運行負荷調(diào)門開度必然很小，分析后決定采取降低汽輪機進汽壓力的辦法來增加開度，經(jīng)過調(diào)整，調(diào)門振動確實有所降低，但是效果不并不明顯，運行幾天后LVDT 依然出現(xiàn)損壞的情況。

在確認材料、伺服閥接線及伺服閥均無問題后，考慮采用雙LVDT 控制方案，但雙LVDT 方案存在振動大的問題。雙伺服系統(tǒng)有互為備用的冗余指令輸出與雙路LVDT 調(diào)門行程測量反饋裝置，是兩套相互備用的獨立控制回路，即使單回路故障，仍能獨立運行。但本次研究機組的調(diào)門振動較大，安裝后兩個LVDT 振動都會很大，最終兩個LVDT 都會出現(xiàn)故障，分析得知雙LVDT 也非解決問題的方法。若是長期運行的機組可能會造成DEH 設定的閥門流量曲線偏離實際流量特性，這樣會造成調(diào)門振動，考慮到上海浦發(fā)熱電能源有限公司1 號汽輪機是新機組，振動過大不是長期運行導致的閥門流量曲線偏離，分析可能是調(diào)門機械方面存在問題，但目前只能盡量維持其穩(wěn)定運行，并等待1 號汽輪機的停機，將兩個主蒸汽調(diào)門返回汽輪機廠進行檢查和維修。

3 解決方案

運行專業(yè)、熱控專業(yè)、機務專業(yè)、調(diào)試人員、汽輪機廠相關(guān)專業(yè)人員一起召開了上海浦發(fā)熱電能源有限公司關(guān)于1 號機主蒸汽調(diào)門LVDT 振動的專題會，會上討論了目前出現(xiàn)的LVDT 故障問題及調(diào)門振動的問題，處理過程回顧并聽取了各方建議，最終形成了1 個臨時運行方案，即繼續(xù)保持降低進氣壓力，由熱控專業(yè)的工作人員強制執(zhí)行1號汽輪機調(diào)門指令信號，強制左側(cè)調(diào)門處于全關(guān)狀態(tài)，使振動稍微偏小的右側(cè)單側(cè)進氣運行。相同負荷下，進氣壓力低調(diào)門開度必然會變大，而左側(cè)調(diào)門全關(guān)后，右側(cè)調(diào)門開度更加會增大，這就會讓本來就振動稍輕微的右側(cè)調(diào)門振動更輕微，保證了短時間右側(cè)調(diào)門的LVDT 不會因調(diào)門振動而損壞。

最終1 號機組安全運行到具備停機時機后，1 號機兩側(cè)的調(diào)門均拆下返回上海汽輪機廠進行維修，返廠維修后重新拉閥調(diào)門振動情況消失，LVDT 運行穩(wěn)定控制正常。為了減少調(diào)門的其他方向的力對LVDT工作的影響，也在停機時在調(diào)門LVDT 的連接桿上增加了萬向節(jié)（圖5）。

4 結(jié)束語

此次振動停機事故原因是汽輪機廠調(diào)門出廠后未驗收合格，在機組負荷較低時，調(diào)門開度低時調(diào)門實際振動大并帶動LVDT 連接桿振動，不斷的振動磨損鐵芯和LVDT 的線圈骨架，最終導致LVDT 損壞。調(diào)門失控作為重要設備調(diào)門應在出廠驗收之前檢查設備是否正常，廠內(nèi)驗收步序是否完整，調(diào)門等重要部件應有人到場驗收。發(fā)現(xiàn)問題及時查找原因并積極和廠家溝通處理，尤其是主蒸汽調(diào)門這種關(guān)乎運行穩(wěn)定的重要設備。主蒸汽調(diào)門如有檢修工作，啟機之前也應做拉閥試驗和閥門整定。DEH 系統(tǒng)日常運行中也應做好維護及巡檢，確保機組更加安全穩(wěn)定的長期運行。

參考文獻

[1] 徐建業(yè). 汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)展史[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2017（18）：286.

[2] 孔金波.9FB 燃機燃料控制閥LVDT 反饋偏差原因分析與解決方案[J]. 中小企業(yè)管理與科技，2022（11）：127-129.

[3] 王浩，馮健朋，楊恒輝.4 線制LVDT 傳感器雙余度調(diào)理電路設計與驗證[J]. 計算機技術(shù)與發(fā)展，2023，33（3）：9-14.

[4] 莫文杰. 雙伺服系統(tǒng)調(diào)門高頻振蕩分析[J]. 中文科技期刊數(shù)據(jù)庫（全文版）工程技術(shù)，2023（4）：1-4.

[5] 陳順青，于長江，毛志忠，等.600 MW 汽輪機高壓調(diào)節(jié)閥反饋裝置LVDT 連接桿斷裂原因分析及處理[J]. 河北電力技術(shù)，2022，41（1）：92-94.