1號機組高壓調門故障的分析及處理

金 晶，劉 鋒

(廣東粵電靖海發電有限公司，廣東 揭陽 515223)

1號機組高壓調門故障的分析及處理

金 晶，劉 鋒

(廣東粵電靖海發電有限公司，廣東 揭陽 515223)

HSS03伺服卡直接控制著汽輪機的調門，對機組安全運行至關重要。列舉了CV3調門故障現象，分析故障的可能原因并逐一排查，確定HSS03伺服卡故障是其根本原因，并提出了相應的對策及建議，確保了機組的安全穩定運行。

高壓調門；伺服卡；故障分析

0 引言

某電廠1期1，2號機組為東方汽輪機廠生產的2×600 MW超臨界機組，每臺機組配有2個高壓主汽門MSV、4個高壓調節門CV1-CV4和2個中壓聯合調門ICV。汽輪機配套的調節系統為DEH數字電液調節系統，控制系統采用ABB貝利控制有限公司Symphony控制系統，閥門調節控制采用HSS03液壓伺服卡件。

1 CV3高壓調門故障

1.1 故障1

2015-05-22—06-09，該電廠1號機組DEH系統CV3高壓調門陸續出現了4次故障。通過故障原因分析及排除工作，相繼更換了HSS03液壓伺服卡、LVDT傳感器、液壓伺服閥及預制電纜NKHS03，并對CV3高壓調門相關控制電纜進行搖絕緣測試等工作，但依然無法消除故障，且故障現象不盡相同。這些故障直接威脅著1號機組的安全穩定運行。

1.2 故障2

2015-05-22T21:27，運行主操發現1號機組DEH系統CV3發出報警信息，報警故障信息為SEC1和SEC2故障(該故障是指HSS03卡內部判斷LVDT傳感器次級線圈信號異常，造成液壓伺服卡指令與反饋不匹配)。運行及檢修人員立即趕赴現場，發現CV3高壓調門全開。檢修人員立即開票處理，更換CV3高壓調門HSS03液壓伺服卡后恢復正常，SEC1和SEC2故障報警信號消失。

1.3 故障3

2015-06-07T11:23，運行主操發現1號機組DEH系統CV3發出報警信息，報警故障信息為A/D及D/A狀態故障，報警故障信息時有時無，報警時間無規律。運行人員就地檢查CV3高壓調門實際沒有變化。檢修人員相繼更換了CV3高壓調門HSS03液壓伺服卡、LVDT傳感器、液壓伺服閥。為排除信號干擾問題，同時對CV3的伺服線圈輸出指令接線、LVDT反饋原邊及副邊接線等進行搖絕緣檢查，控制電纜絕緣在合格范圍之內；且在DEH機柜側測量2路伺服閥控制線圈電阻，其值約為80 Ω，排除了控制電纜絕緣及端子接線不穩定問題。經過以上處理措施后，CV3高壓調門控制恢復正常。

1.4 故障4

2015-06-08T23:35，CV3高壓調門間歇性出現“輸出1狀態”“輸出2狀態”報警信息，并伴有微處理器故障報警，持續時間不超過2 s，報警信息無規律。由于7日已更換了HSS03液壓伺服卡件，檢修人員計劃更換與端子板連接的預制電纜，此時“輸出1狀態”“輸出2狀態”故障暫時恢復正常，無報警。

2015-06-09T03:25，1號機組負荷約降至450 MW，運行人員許可檢修人員更換預制電纜。04：10，檢修人員通過DEH手動慢關CV3的進油門，在拔出CV3的卡件前，在端子板上碰觸預制電纜，發現CV3報警頻繁，所以更換了CV3的預制電纜。預制電纜更換后，插上卡件測試，“輸出1狀態”“輸出2狀態”故障仍然時不時出現，卡件依然出現離線故障，沒有任何改善。05:36，檢修人員懷疑新的HSS03卡件存在質量問題，造成卡件與BRC通訊不穩定，使得HSS03卡暫時離線，于是用一塊舊卡件將其更換，隨即該故障完全消除。因此，判斷卡件質量不穩定可能是造成這種故障的根本原因，同時不排除卡件與背板的連接存在問題或某處控制接線不牢的因素。

2 原因分析

2.1 原因歸納

1號機DEH系統CV3高壓調門HSS03報警信號的控制邏輯，如圖1所示。

從1號機DEH系統CV3高壓調門的4次故障現象排查情況來看：

(1) HSS03液壓伺服卡、LVDT傳感器、液壓伺服閥及預制電纜NKHS03幾乎全部更換，伺服閥控制線圈電阻及LVDT原邊、副邊電阻檢查均在正常范圍內，控制電纜搖過絕緣均未發現問題；

(2) 卡件背板不穩定可能造成CV3頻頻故障，但若卡件背板MMU不穩定，則其他HSS03及子模件也應該出現故障，故可排除卡件背板不穩定；

(3) NTHS03端子板若有故障，則不會出現卡件離線的故障，且故障報警時有時無，可排除端子板存在故障。

這4次故障現象及報警信息不盡相同，似乎故障報警沒有共同點，唯一可懷疑的是新的HSS03卡件存在質量不穩定現象。這種HSS03卡由于電路設計過于復雜(由ABB貝利控制有限公司設計)，其電源設計與現場實際匹配性不高。除了受到現場因素的影響外，其自身功耗較高，存在故障率較高的問題。根據該廠1-4號機組的DCS系統HSS03檢修更換記錄可知，近期HSS03卡件故障頻率較為頻繁。

2.2 具體原因排查

現分析6月8日CV3故障的原因。

從監測畫面上觀察到，1號機DEH系統的CV3高壓調門故障時，HSS03卡件間歇性出現“輸出1狀態”“輸出2狀態”報警信息，并伴有微處理器故障報警，持續時間不超過2 s,報警信息無規律。微處理器故障其實是HSS03卡切換到硬手動的控制方式。由于在HSS03卡與BRC通訊失去時，HSS03卡會自動切換到硬手動方式，而在通訊重新建立時，則自動切換回自動方式，因此出現微處理器故障，就說明HSS03卡曾經離線。

圖1 CV3報警信號控制邏輯

從工程師站調出DEH邏輯，在線監視CV3狀態，發現故障時HSS03卡所有信號均為壞點，HSS03卡發生離線，而“輸出1狀態”“輸出2狀態”報警僅僅是在邏輯上對該信號質量檢測時發出來的。由于離線時間比較短，卡件離線報警未發出(有1 s延時)。

可見，卡件自身出現問題可能是CV3故障的原因。當然造成卡件離線，也可能與卡件背板有關，因為在更換較老的卡件后，該故障立即消除。

針對此前出現的故障，能夠確認故障原因為卡件損壞。由于每次出現故障后，所更換的新HSS03卡件在使用不久后又損壞，說明導致卡件故障的根本原因還未核查清楚，估計很可能是某種偶然因素損壞了新卡件，最終出現不同的卡件故障報警。

3 對策及建議

CV3故障的根本原因可能是卡件質量不穩定或背板存在問題，造成卡件短時離線；或連接伺服閥的航空插頭松動等，造成接觸不良。經過故障分析后，建議再次發生DEH調門故障時，應采取以下對策。

3.1 采購質量合格的HSS03卡件

建議重新采購質量合格的HSS03卡件。北京ABB公司的卡件原裝性較好，出廠前均有嚴格的檢測流程，且有質量合格證。

3.2 檢查CV3卡件與背板的接線

鑒于近期故障頻率較高，若更換新卡后故障狀況沒有太大改善，則重點檢查CV3卡件與背板的連接是否有松動。預制電纜經常插拔后，其簧片和模件的金手指接觸不良，可以更換新的預制電纜。

3.3 檢查伺服閥的接線

對于DEH調門控制而言，若連接伺服閥的接線松動，也容易出現問題，尤其是航空插頭所處的溫度較高，建議平時注意維護。

3.4 降低HSS03卡的功耗

該發電廠1-4號機組采用國產無錫河埒公司的LVDT，其主要特點是內阻較大(約為300 Ω)，因而在提高LVDT的激勵電壓后，HSS03卡的功耗會大幅度增加。這可能是造成HSS03卡故障率較高的原因。據悉，電廠采用進口原裝LVDT，其內阻約為30 Ω，功耗相對較小，其HSS03卡故障率相對較低，因此建議將其原設計的±40 mA輸出改為±32 mA或更低。

3.5 更換屏蔽效果較好的控制電纜

1號機組不僅僅是CV3故障頻繁，其他調門故障率也較高，且就地檢查控制電纜時，有脫落蛻皮現象，懷疑存在高溫對控制電纜的影響，建議機組檢修時更換為屏蔽效果較好的控制電纜。

3.6 其他措施

可對HSS03卡進行質量檢測。當MMU(內存管理單元)出現問題時，可在故障時將卡件插入其他槽位。

4 故障原因徹查及處理過程

針對6月9日前出現的CV3故障，檢修人員陸續更換了HSS03卡件、LVDT和預制電纜，并對CV3接線進行搖絕緣測試，故障暫時消除，基本確定為HSS03卡件質量不佳是最重要原因，但還需繼續排查造成HSS03卡件損壞的誘因。

2015-06-25T14:37，CV3又出現故障，卡件報警出現“輸出1狀態”“輸出2狀態”同時報故障，且卡件報警后就恢復正常。當伺服卡“輸出1狀態”“輸出2狀態”故障出現較長時間時，CV3調門慢慢關閉。針對前幾次出現的故障現象，分析此次HSS03卡件故障最可能是由航空插頭老化或者接觸不良引起的，同時由于控制電纜質量不佳，很可能損壞HSS03卡件，最終出現這幾次故障的不同報警現象。15:05，在CV3調門油路關閉后，檢查人員迅速檢查CV3伺服閥航空插頭，發現就地航空插頭連接較緊，但航空插頭電纜線直接下垂，這有可能是閥門振動時航空插頭質量不好，引起插頭接觸不良。因此，檢修人員更換了新的航空插頭，并改變電纜線直接往下的連接方式，將航空插頭電纜線往上提，用綁扎帶扎緊航空插頭電纜線，避免閥門振動時因重力作用影響航空插頭的接觸；同時重新更換了新的HSS03卡件。觀察模件狀態無報警后投入CV3，觀察1 h后故障未再出現。

2015-09-13，在1號機組C級檢修期間，將伺服閥控制指令線及LVDT原邊、副邊反饋線控制電纜全部更換為雙屏蔽控制電纜，實測控制電纜對地電阻無窮大，屏蔽效果較好，徹底排除了控制電纜質量不佳引起HSS03故障的可能性。

目前，1號機組CV3伺服卡故障現象再未出現，HSS03卡件故障率降低，確保了機組的安全穩定運行。

5 結束語

HSS03卡件直接控制著汽輪機的調門，對機組安全運行至關重要。HSS03卡件由于設計不佳等因素，在實際應用中故障率較高。在發電廠實際生產中，只有對HSS03卡件出現故障的可能性進行詳細分析后，才可在處理過程中有的放矢、心中有數，根據故障現象逐步排查并處理故障，確保機組安全穩定運行。

2016-08-22。

金 晶(1983-)，男，工程師，主要從事DCS控制系統、自動控制優化及DEH控制系統的現場維護及檢修工作，email：jjlpp1413@126.com。

劉 鋒(1982-)，男，工程師，主要從事火電廠熱控設備檢修維護及管理工作。