320MW汽輪機高調門常見故障分析

周保杰

摘 要：本文介紹了徐州華潤彭城電廠使用的上海新華DEH系統在高中壓調門運行控制方面出現的故障情況，結合DEH控制原理及現場設備結構特點對故障原因分析研究，總結出相應的解決方法。通過日常維護、改造等提高汽輪機調門控制的可靠性，為同類故障提供借鑒。

關鍵詞：汽輪機；DEH系統；高調門；伺服閥；LVDT

1 引言

汽輪機數字電液控制系統（DEH系統）是電站汽輪發電機組不可或缺的重要組成部分，是汽輪機啟動、正常運行、事故和停止工況下的調節控制器。通過控制汽輪機主汽門和調節門的開度，實現對汽輪發電機組的轉速、負荷等的控制。徐州華潤（彭城電廠）一期1#、2#機組（2×320MW）使用上海新華DEH—ⅢA型電液調節系統。汽輪機本體布置有2個主汽門、6個高壓調門、2個中壓主汽門和2個中壓調門，其中2個中壓主汽門為開關型閥門，其余10個均為調節型閥門。所采用的新華DEH系統產品質量成熟、控制性能良好、控制精度高，長期以來運行穩定，但不可避免也出現一些問題和故障。高調門控制是DEH系統中重要的控制部分，其控制穩定性、可靠性及精度直接影響汽輪機轉速、負荷控制，甚至影響汽輪機運行安全。從新華DEH系統在彭城電廠多年運行情況統計，高調門控制是出現問題和故障比較集中的部位。本文粗淺分析高調門控制出現的故障和原因以及采取的措施，供大家參考。

2 高調門控制故障現象、分析及解決辦法

電液伺服閥將計算機運算處理來的指令信號轉換成油壓信號傳送給油動機執行機構，油動機活塞在上、下油壓差作用下帶動彈簧加載后的閥門上下運動。同時帶動線性位移傳感器（LVDT），將油動機的機械位移轉換成電信號作為負反饋與指令信號相加形成閉環回路。當相加后信號為零時，伺服閥的閥芯回到中間位置，不再有高壓油向油動機下腔進出，此時閥門停止運動，停留在新的的工作位置。

高調門發生故障主要表現為：調門不動作、調門全關或全開、調門大幅波動、指令與反饋偏差大。通過分析高調門的動作原理并結合生產實踐，可以將高調門控制故障原因分為三個方面：電液伺服閥部分、LVDT反饋部分、VCC卡件部分。

2.1 電液伺服閥

徐州華潤彭城電廠一期使用的伺服閥是陜西秦峰YF系列，其為雙線圈二級液壓結構。根據接收的信號，線圈勵磁驅動擋板影響噴油量改變閥芯位置，從而控制活塞進油量。油動機開啟靠EH油驅動，而關閉靠彈簧力。伺服閥故障一般為伺服閥卡澀、伺服閥泄漏、機械零位跑偏、線圈開路或短路。

（1）伺服閥卡澀。卡澀最為常見，其表現為調門不動作、油路不通，此問題需要清洗或更換伺服閥，由于伺服閥屬于精密液壓件，其內部元件不易拆裝，建議集中返廠清洗，一般直接更換新伺服閥。另外要求機務專業加強濾油，具備條件時徹底清洗油管路系統。

（2）伺服閥泄漏，泄漏包括外漏和內漏。外漏即常見的滲油，會造成閥門動作緩慢或開不到位，泄漏嚴重會引起EH油壓降低，直至威脅機組運行。外漏比較直觀，可緊固螺栓，處理前要關閉進油門，更換氟橡膠密封圈。伺服閥內漏的現象為伺服閥發熱、油動機及油管路振動大、EH油壓不穩，處理為更換新伺服閥。

（3）機械零位一般出廠設置不用調節，零位不準表現為閥門關不嚴或開不足。調整機械零位時要脫開伺服閥線圈，使高調門達到剛好關閉的臨界狀態。

（4）伺服閥線圈故障。可通過測量線圈電阻來判定，不再贅述。

2.2 LVDT反饋部分

LVDT即線性位移傳感器，初級線圈、次級線圈分布在線圈骨架上，線圈內部可移動的桿狀鐵芯連接在油動機的活塞桿上。當鐵芯在線圈內部移動并偏離中心位置時，兩個次級線圈產生的感應電動勢不等，輸出的電壓值與鐵芯的位移量成線性關系，以此來反饋調門位置情況。現場布置兩路LVDT，計算機內高選模塊選最大值作為反饋和DEH輸出指令信號比較進行調門控制。LVDT出現的故障主要有：LVDT線圈故障、反饋電纜松脫或短路、油動機與LVDT桿連接異常，以下逐條分析。

解決方法主要有：

（1）LVDT線圈故障可通過測量線間電阻值來判斷。提高高調門附近保溫質量，避免環境溫度高造成線圈開路，同時LVDT線圈引線選用耐高溫電纜。

（2）高調門運行中振動比較大，長時間運行會造成接線端子松動，在安裝高調門接線端子箱時注意防止振動，在接線端子的螺絲上加裝彈墊，定期預防性維護。另外由于高調門附近溫度高，反饋電纜受熱絕緣降低或接地短路也時常發生，要注意將電纜和本體盡可能隔離。

（3）油動機與LVDT連接桿為硬連接，運行中連桿的受熱膨脹，加上調門振動影響，多次造成LVDT連接桿卡澀彎曲折斷，導致調門全開或全關故障，此時要對LVDT檢查更換。

2.3 VCC卡件方面

由于計算機VCC卡件布置在電子設備間內，環境工況好，故障發生率低。調門出現故障時一般先排除就地原因，VCC卡件常見故障表現為輸入輸出信號異常。在線更換VCC卡件時要注意跳線和舊卡一致，在線調試可將調門進油門關閉，標記好調門的零位和全開位，手動拉動LVDT連桿至零位和全開位置，整定VCC卡件參數。

3 綜合分析及建議

由于高調門故障直接影響機組調節，處理故障時要注意和運行人員密切溝通。為提高設備可靠性，建議從以下幾方面改善。加強對EH油濾油及檢測，因為油質直接影響伺服閥工作；伺服閥可選用MOOG品牌；LVDT和油動機的連接要加強檢查維護，可調研加裝萬向節改善硬連接；VCC卡件可升級，增加檢測LVDT斷線切換功能。

參考文獻

[1] 汽輪機數字電液調節系統.上海電力學院

[2] XDPS系統運行維護手冊.上海新華控制工程公司

[3] 火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程（DL_T774-2004）.