淺談電廠汽輪機壓力調門異常波動原因及解決方法

朱曉燕

摘要：汽輪機蒸汽壓力調門直接對汽輪機轉速以及機組負荷穩定狀態造成影響，有任何異常波動都會令機組的安全運行受損，但是在機組運行中，時常發生工況運行穩定時壓力調門出現異常波動現象，給機組安全運行帶來很大隱患，現就調門波動可能產生的原因進行分析并就解決方法進行分析。

關鍵字： DEH? 壓力調門? 波動? EH油? ?LVDT裝置? VC卡? MOOG閥

前言：烏石化熱電廠3臺汽輪機的蒸汽壓力調節門控制方式均為高壓抗燃油（EH油）供給電液伺服閥（MOOG閥）來進行控制操作，自機組投運以來4#機和5#機的近些年來時常有壓力調門異常波動現象頻發，3#機運行較為穩定，對調門進行波動原因通過對控制原理、控制設備進行分析，找出可能引起波動的原因，再想方法對這些因素進行控制，達到汽輪機運行平穩的目的。

一、調門控制方式和主要設備功能的介紹

4#機和5#機的采用是數字式電液調節系統，使用EH油控制，其中高、中、低壓調節閥執行機構為為伺服式執行機構，可以接受±40mA閥位控制信號。高、中壓調門均為單側進油，靠液壓力開啟閥門，彈簧力關閉閥門。每個閥門由油動缸、伺服閥（MOOG）、位移傳感器（LVDT）組成及其他元件組成，閥門控制系統（DEH）是采用tricon1131系統，并使用KJS-VC 模塊。

KJS-VC是專門為 DEH 系統設計的智能型伺服卡，主要用來將非標準信號（-20 mA～+20 mA）轉換為標準的4～20mA用，它接受DEH的控制指令（4～20mA），并同時接收將現場位移傳感器（LVDT裝置）兩只指示信號（-20 mA～+20 mA），將 LVDT 位移傳感器信號作反饋量，按 PID 算法輸出模擬電壓（或電流）信號，去控制“MOOG閥”，同時該模塊還具有手操及故障診斷功能，并能夠對輸出進行偏置和增益調整，VC還對兩只LVDT的信號進行高選運算，將高的信號轉化為標準的4～20mA信號的送至DEH，參與調門控制運算。

MOOG閥接到指令后（如圖一），伺服閥力矩馬達中的電磁鐵線圈中就有電流通過，并帶動擋板轉動，此擋板伸到兩個噴嘴中間。在正常穩定工況時，擋板兩側與噴嘴的距離相等，使兩側噴嘴的泄油面積相等，則噴嘴兩側的油壓相等。當有電氣信號輸入，擋板移近一只噴嘴，使這只噴嘴的泄油面積變小，流量變小，噴嘴前的油壓變高，而對側的噴嘴與擋板間的距離變大，泄油量增大，使噴阻前的油壓力變低，這樣就將原來的電氣信號轉變為力矩而產生機械位移信號，再轉變為油壓信號。

位移傳感器（LVDT），由芯桿、線圈、外殼等組成，當鐵芯與線圈之間有相對移動時，如鐵芯上移，次級線圈感應出電動勢，經過整流濾波后變成表示鐵芯和線圈的相對位移的電信號輸出做為負反饋，計算輸的閥門位置指令信號與閥門位置反饋信號相等時，閥門被控制在某一位置。在具體設備中外殼不動，鐵芯通過杠桿與執行機構活塞相連，輸出的信號可以模擬汽閥的開度，為了提高控制系統的可靠性，每個執行機構安裝兩個位移傳感器。出于對汽輪機安全運行考慮，兩只LVDT進行高選的結果去DEH。

二、可能引起調門波動原因的分析及解決方法：

1、控制回路信號不穩，導致調門波動。

每一個MOOG閥有兩組線圈，以前出現過現場接線端子松動引起的故障，建議將現場接線改為焊接方式，每次檢修時對線路的屏蔽和完好性進行檢查測試。

2、當二支位移傳感器發生干擾或DEH各控制柜及端子柜內屏蔽接地線不好，電源地CG和信號地SG沒有分開，造成VC卡輸出信號含有交流分量。當伺服閥信號電纜有某點接地時均會發生油動機擺動現象。

嚴格檢查接地是否規范，信號線屏蔽層單點接地，接到機柜儀表屏蔽地上。并對現場接線采取焊接方式，對每一根接線檢查絕緣層的完好性。

3、伺服閥故障。

某個伺服閥故障（通常是因為油質欠佳造成伺服閥機械部分卡澀），其對應的調門將不能正常響應DEH控制系統的輸出指令，從而引起調速系統工作不正常。伺服閥故障現象比較常見，輕則引起調節系統擺動，重則造成停機或機組不能正常啟動。伺服閥故障的主要原因是油質不好，有渣滓等沉淀物存在，造成油質不合格，使伺服閥堵塞。

我廠每月對油品進行檢測，定期更換抗燃油，儀表檢修時會對MOOG閥內部濾網進行清洗，但是因該閥精密性，自己清洗達不到要求，只能對濾網進行清洗減少顆粒物。保證油質，還特別要注意EH油系統檢修后的油循環，在油質合格前將伺服閥旁路，不讓油流過伺服閥，油質合格后，再安裝伺服閥，也可有效地防止伺服閥“大面積”堵塞。

4、LVDT傳感器故障

DEH控制系統的閥門執行機構是閥門位置伺服控制回路組成的閉環控制裝置，跟隨閥門移動的閥門位移傳感器（LVDT）將閥門的位置信號轉換成電氣信號，作為伺服控制回路的負反饋。計算機輸的閥門位置指令信號與閥門位置反饋信號相等時，閥門被控制在某一位置。可見閥門位置反饋信號在閥門伺服控制同路中是一個非常重要的信號，該信號的可靠性直接關系到閉環控制裝置的可靠性。

采用LVDT智能高選閥位反饋方式。LVDT信號偏差大報警、自動判別并切除故障信號、信號超出正常范圍時則輸出為低限值等邏輯判斷能力，使兩只LVDT實現真正的雙冗余，將系統故障率降到最低。調整2只LVDT頻差，避免因頻差過小，會導致高選在2只LVDT之間來回切換造成振蕩。

LVDT機械原因造成故障。連接LVDT鐵芯與線圈內壁產生徑向摩擦，將鐵芯或線圈磨壞，導致調門波動;這種情況比較復雜，原因很多，調門與LVDT膨脹不均、調門振動、鐵芯固定不正等都會導致這種情況，建議定期加工新的LVDT安裝支架，以消除支架變形帶來不平衡力，引起意外波動。

三、汽輪機壓力調門控制系統的日常維護措施：

1、日常定期對DEH系統各壓力調門控制狀態參數、數據曲線進行檢查，主要檢查調門控制中控制指令、LVDT信號、輸出MV值等參數是否正常，通過查看歷史控制曲線分析高調門控制狀況，及時發現信號變化趨勢，把設備問題消除在設備或信號出現故障造成影響前。

2、現場定期對高調門附近環境溫度、振動情況進行檢查，對LVDT動作順暢情況、油動機與LVDT連接緊固情況進行重點檢查，檢修期間對所有端子接線全面進行緊固。

3、由于LVDT工作環境相對溫度高，對LVDT使用壽命影響較大。一旦LVDT故障將直接影響調門控制，在線更換LVDTY調整參數具有一定危險性，建議對LVDT進行定期絕緣檢查，采取定期更換方法確保LVDT設備的運行可靠。

4、伺服閥故障的主要原因為力矩馬達被污染導致伺服閥動作不良，因此，對于調門伺服閥前濾網，檢修時進行定期更換。對伺服閥要定期進行清洗、更換力矩馬達和先導閥，防止污染，杜絕故障發生。伺服閥的裝拆應在盡可能干凈的環境中進行，操作時應先去掉接到伺服閥上的電氣信號，再卸掉液壓系統的壓力，然后拆下伺服閥。在干凈、相容的商用溶劑中清洗所有的零件，零件可以晾干或用軟氣管以潔凈、干燥的空氣吹干。另一種方法是采用超聲波清洗儀對伺服閥進行清洗。清洗后的伺服閥，可以作為備件輪流使用，降低費用。

5、保證EH油質合格是確保高調門控制正常的重要因素。EH抗燃油猶如人體血液，需要維護，需要定期更換濾芯和投用再生裝置，以及進行定期在線凈化裝置投運。對EH油質要進行重點監督管理，定期進行油質化驗，保證EH油質運行指標。

五、結束語

上述是我廠汽輪機運行過程中因蒸汽壓力調門波動，我們對波動原因的可能性進行分析，并找出一些應對措施。通過日常維護和檢修摸索，同時在維護和檢修方面制定定期工作標準，加強日常對壓力調門控制設備的維護檢查，減低了調門的故障率，對汽機安全運行提供可靠保證。