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汽轮机DEH控制系统故障分析与处理

发布时间：2011/1/15 阅读次数：2389 字体大小: 【小】【中】【大】

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摘要 DEH控制系统存在的主要问题是高调门摆动、DDV阀使用周期过短、EH油系统油压不稳定等。围绕改善DDV阀工作内外环境，改造LVDT传感器安装方式，改进控制柜接地系统，在线解列、更换与整定异常阀门等方面工作，提出了解决问题的技术方案，并通过实践，证明措施可行，效果良好，避免了机组不必要的停机。

关键词汽轮机；DEH控制系统；故障分析

中州分公司热电厂5#汽轮发电机组引进采用了北京和利时公司的DEH控制系统技术，投用二年来，该DEH控制系统显示出了硬件集成化高、软件组态灵活、操作简明、功能强大等优点，但在运行中也出现了不少问题，如负荷摆动、故障跳停、参数检测不准等等，为此需要对DEH技术进行深度开发和攻关。

1 控制系统概况

热电厂5#汽轮机组为武汉汽轮机厂生产的高压、单缸、冲击冷凝式汽轮机，具有二级可调整抽汽，型号CC25－8.83/6.5/0.7，额定进气量226t/h，最大抽汽工况242t/h，额定功率为25MW。汽轮机主体由一级单列速度级和十九级压力级组成。

该机组DEH控制系统主要由电子控制装置和液压控制机构两部分组成。电子控制装置完成对输入信号的处理和检查、设定值的计算、信号输出等任务，由主控单元FM811、汽轮机DEH伺服单元FM 146A、汽轮机转速测量模块FM163、智能I/O模块、电源模块等构成。液压控制机构把电信号转换成液压信号并执行，主要由EH供油系统、电液伺服阀（DDV阀）、各种汽门油动机、线性位移差动变送器（LVDT）、0PC和AST电磁阀保护系统控制块等组成。

在软件上，该DEH控制系统采用了SmartPro MACS系统软件，通过设备组态与人机界面组态，实现了汽轮机运行所必须的各种功能，如试验功能、限制保护功能、基本的运行操作功能和辅助系统功能等。

控制系统达到的指标：转速控制精度1r/min，电功率及抽汽压力控制精度0.5％，转速不等率和压力不等率均可大范围连续设定并在一定区间内予以切除，系统可用率达到99.9％以上。

2 控制系统的问题及原因

机组投运以来，高调门经常出现摆动现象，引起系统功率波动较大，运行稳定性变差，严重时被迫停机，在运行初期甚至不能连续运行一个月，极大地影响了发电量和电力系统的正常运行。

此外，还存在DDV阀使用周期过短、EH油系统油压不稳定等问题，严重制约了机组的长周期运行。2004年1至5月份，由于DDV伺服阀原因，累计停机更换DDV阀6次，共计19只，DDV阀平均使用周期不足80天。仅DDV阀备件一项，消耗就高达34.2万余元。启停机组消耗和发电损失更大，并给生产系统热、电负荷平衡带来严重影响。DDV阀送检报告也表明阀体存在严重内漏、阀芯卡涩、控制集成电路板烧坏等现象。

通过跟踪记录历史数据、检查有关设备、对EH油样进行全分析等手段，逐渐查清原因集中在：

2.1 高压抗燃油的颗粒度含量超标。

DDV阀所用的高压抗燃油为三芳基磷酸脂的合成物，在使用过程中极易老化，表现为污染颗粒度增加、出现凝胶状油泥、酸值升高、电阻率降低。DDV阀是一种精密的电液转换器，颗粒度增加会造成DDV阀堵塞，酸值升高会使油的腐蚀性加大、电阻率降低，加快了DDV阀的电化学腐蚀，加速阀芯、阀体磨损，导致DDV阀泄漏，EH供油压力降低。据有关资料统计，DDV阀故障的60%是由油质恶劣引起的。通常要同时更换多个DDV阀才能修复DEH系统。

2.2 DDV阀、LVDT传感器工作环境温度偏高。

由于机组汽缸运行温度高达490℃左右，通过调速汽门操纵座、门杆等处的对流和辐射换热，造成正上方的控制模块运行温度达到150℃以上，大大超过允许值，使DDV阀控制电路板容易老化并降低绝缘，甚至发生短路现象，导致高调门失控甚至关闭。

2.3 DEH系统施工后接地质量不合格。

现场的电磁干扰使电信号的传输间歇性的出现假值、坏值，影响了机组的正常判断处理，使高调门出现波动。

3 解决措施

3.1 改善DDV阀工作内外环境

3.1.1 降低高调门控制模块运行温度

通过停机解体调速汽门进行门杆汽封间隙调整，采用新型保温材料对机组本体重新进行保温并制作加装散热挡板,在高调门附近用工业风扇进行直接风吹冷却等措施，显著改善了调门控制模块的运行条件，经测量模块外表面温度均降低至100℃以下。

3.1.2 加强油质管理降低抗燃油颗粒度

DDV阀阀芯间隙达到了微米级精度，按照NAS1638污染度等级标准，抗燃油油质必须达到NAS5级以上。为解决机组存在的抗燃油颗粒度超标问题，一方面合理使用再生装置，投用专用滤油机进行在线不间断滤油，严格按照《电厂抗燃油验收、运行监督及维护管理导则》进行油质监测，定期取样做常规测试；另一方面规范和标准化岗位运行操作、检修维护作业，避免运行条件不当影响油质以及检修时人为带入外界杂质和污染物。上述措施实施后DDV阀机械故障大大减少。

3.2 改进控制柜接地系统

由于DEH系统反馈机构大多基于电磁感应原理，反馈回路电压仅为几伏，能否较好的解决电磁兼容问题，成为能否保证DDV阀运行工况稳定和最大限度降低整定误差的关键。通过探索，采取了控制回路改换高性能屏蔽电缆消除通讯信号干扰源，建立阀位整定技术档案摸索DDV阀偏置问题根源等措施，确保了控制信号的准确稳定。

为消除干扰信号，对DEH控制柜的接地重新进行了施工，对接地体重新进行了制作。经过制作后的接地，电阻测量为0.9Ω，大大低于规定的4Ω。

3.3 改造LVDT传感器安装方式

正常情况下LVDT使用温度上限规定为140℃，而在实际中，经常有超温现象发生。如1#高调门LVDT实测温度甚至达到过180℃，导致LVDT刚装上就烧坏。对现场的研究发现，高调门本身对LVDT的传热占据主导作用。

解决这个问题，有的电厂采取的是用压缩空气管引至高压调门处对门杆进行冷却，有的采用的是在高调门内加装冷却水系统。通过比较论证，在满足自动控制的基础上，5#机组实施了将LVDT传感器向外延伸120mm的改造措施（参见图1），并将LVDT和DDV有关控制电缆归整，加密封套管后再引入汽机控制间。

图1 LVDT连接方式改造示意图

经过改造后，5#机 1#调门LVDT温度从原来的180℃，降低到现在的90℃，2#调门LVDT温度从原来的140℃，降低到现在的60℃，从而延长了传感器使用寿命，提高了控制的可靠性和灵敏度。

3.4 在线解列、更换与整定异常阀门

机组在运行中，由于种种原因，往往是某一个高调门波动较大，难以控制。当高调门的FM146模块、LVDT传感器出现问题时，过去是机组必须停下来才能进行更换，生产很是被动。

根据对DEH工作原理的摸索和研究，目前采取了将系统功率下降到额定功率的60%以下，解列故障高调门的办法。这时系统会自行调节其余高调门的开度，保持机组稳定运行。通过不停机解列异常高调门和在运行中更换故障高调门的FM146模块、LVDT传感器及电缆，并对调门进行整定，可使该调门恢复正常运行。实践表明收到了很好的效果。

4 小结

针对高调门摆动、DDV使用周期过短、EH油系统油压不稳等故障，制定和实施了降低高调门控制模块运行温度、加强油质管理降低抗燃油颗粒度、改造LVDT传感器安装方式、改进控制柜接地系统等措施，同时在线解列、更换与整定异常阀门技术也得到了良好应用，确保了汽轮机DEH控制系统的正常工作。■

主要参考资料

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