超临界机组调门晃动原因分析及处理

超临界机组调门晃动原因分析及处理
刘冰
（大唐淮南洛河发电厂 232008）
摘要：洛河电厂三期两台超临界机组在正常运行中，绝大多数高、中压调门都出现大幅度晃动现象，不仅影响机组负荷的正常调节，更严重是影响到EH油管路系统的安全运行，对机组的安全运行造成极大威胁。

本文重点分析可能产生的原因、具体的处理过程及处理后的效果，以期对同类问题的解决有所借鉴。

关键词：调门调节晃动安全
一、概述
大唐淮南洛河发电厂三期设计为2×600MW超临界机组。

DEH系统采用的是北京ABB贝利控制有限公司的Simphony分散控制系统，含ATC和BTC两大控制功能，布置在一个PCU柜中，分两对BRC控制（BTC控制逻辑布置在#3BRC；ATC控制逻辑布置在#5BRC）。

两台机组在正常运行中一直存在高、中压调门大幅度晃动的重大安全隐患。

由于三期两台机组汽轮机调门的油管路敷设太长，因此调门的晃动也造成了油管路的大幅度晃动，对EH油系统的安全运行造成极大威胁；机组处于顺序阀方式下运行时，调门的大幅度晃动对机组的负荷调节也产生重大影响，因此汽轮机调门的晃动对机组运行的安全性和经济性都造成了特别大的影响。

针对这一重大隐患，热控人员经过长期的跟踪、分析，通过不断试验并根据分析结果采取针对性措施进行处理，目前已经消除了这些隐患，保证了机组的安全稳定运行。

二、调门晃动的可能原因分析
调门的晃动从根本上说是由于油动机的油缸不断处于进油和回油状态中，无法保持动态平衡引起的。

因此要想解决调门晃动问题，首先要清楚调门的伺服控制原理，确定哪些因素会造成调门晃动。

调门的伺服控制回路（如图一所示）包括：液压伺服阀控制子模件IMHSS03卡（含伺服放大器、LVDT信号转换、偏差信号比较）、电液转换器（伺服阀）、LVDT位移变送器三大部分。

图一、伺服控制回路图
经过DEH系统运算处理后的流量指令经过阀门管理回路的“凸轮特性”转换后，形成阀门的开度指令，该指令与调节汽阀反馈信号（LVDT信号）的偏差形成欲开大或关小调节汽阀的电气信号由伺服放大器放大后，在电液转换器—伺服阀中将电气信号转换成液压信号，使伺服阀主阀移动，并将液压信号放大后控制高压油的通道，使高压油进入油动机活塞下腔，油动机活塞向上移动，经连杆带动汽阀使之启动，或者是使压力油自活塞下腔泄出，借弹簧力使活塞下移关闭汽阀。

当油动机活塞移动时，同时带动线性位移传感器（即LVDT），将油动机活塞的机械位移转换成电气信号，作为负反馈信号与计算机处理送来的信号相加（实际是相减），只有在原输入信号与反馈信号相加使输入伺服放大器的信号为零后，这时伺服阀的主阀回到中间位置，不再有高压油通向油动机下腔或使压力油自油动机下腔泄出，此时调节汽阀便停止移动，并保持在一个新的工作位置。

从上述调门的伺服控制原理可以看出造成调门晃动的原因是多样的，我们针对调门晃动将调门输出指令强制，即阀位输出指令不变，但调门仍然晃动，排除了DEH系统调节原因造成的调门晃动，说明由液压伺服阀控制子模件（HSS03卡）、控制电缆、电液伺服阀、LVDT构成的闭环控制回路存在问题。

从上述伺服控制回路的工作原理图中可以分析出调门晃动的主要原因可能有以下几个：两路伺服输出的指令信号不稳定、功率放大器的输出有问题、控制电缆有干扰信号或接线端子接触不良、就地伺服阀故障、LVDT反馈装置故障。

其中LVDT反馈装置故障又有许多种情况：LVDT磨损或断裂、线性差、前置放大器的工作频率接近（对双路LVDT而言）、LVDT安装位置不佳等。

通过对#5、#6机调门动作情况长期跟踪和分析研究，公关小组运用故障排除法逐一对可能的原因进行分析，不断试验，最终查明了全部原因，排除了所有故障，解决了调门稳定运行的安全隐患。

三、调门晃动原因分析及处理过程
1、中调门晃动原因分析及处理
所有的中调门在机组正常运行中是处于开完状态的，日常从CRT上是观察不到调门抖动的，最先确认中调门抖动是就地巡视检查时发现的，在就地能够观察到中调门在完全开启状态下有轻微抖动。

在就地和HSS03卡的输出端子上测量调门输出指令信号（即伺服阀的线圈信号），输出信号在3.6V左右（伺服阀线圈电阻约40欧姆，输出电流近100mA），这个控制信号对伺服阀线圈而言有点太大，造成伺服阀进油口长期处于全开状态，进油管路EH油流量很大（就地手摸油管路能够明显感觉到油流量很大），大而不均的油流造成油管路晃动，从而也造成中调门在全部开启状态下抖动；而且伺服阀长期处于大信号控制下，也大大缩短了伺服阀的运行寿命。

我们认为这一现象是由于厂家在调试时未完全整定好造成的，因此利用机组停运机会，对所有中调门进行重新的调试和整定，整定后的中调门在输出指令为100%的情况下，所有伺服阀线圈接受的信号都在0.2V—0.5V之间，就地观察油管路和调门抖动现象消失了，机组启动运行后，中调门再未出现过抖动的现象。

（#6机组#2中调门例外，经过检查发现是LVDT故障，更换后正常）。

2、高调门晃动原因分析及处理
高调门抖动情况和中调门完全不一样，因为高调门在机组正常运行中是处于调节状态。

因此高调门的晃动原因就比较复杂，我们在处理过程中也是根据可能影响调门晃动的因素进行排除法分析、试验，并根据试验结果来确认具体原因，并根据不同的原因采取了不同的处理措施。

2.1我们在分析过程中发现大部分高、中压调门两路伺服阀线圈信号不完全一致，伺服阀两路输出信号不一致会使伺服阀两组线圈所产生的磁场不一致，会对伺服阀内部拨叉的正常动作造成影响，
使拨叉产生抖动，从而使油动机进、回油不均，造成调门的抖动。

我们根据一二期的经验，对所有的高、中压调门的两路伺服阀线圈信号进行并联连接，使两路信号保持一致。

从运行结果看大部分调门抖动和油管路晃动现象消失，但#6机的GV2、#5机的GV3晃动仍未能够解决，机组运行中这两个调门的晃动现象依旧。

2.2为解决#6机组GV2运行中晃动问题，利用#6机停运机会，对GV2进行了数次试验以确认具体原因：
1）、将运行正常、调门不晃动的#6机GV4的液压伺服阀控制子模件HSS03卡和晃动严重的#6机GV2的卡件对换使用，GV2晃动现象依然存在，因此可以排除卡件因素造成的调门晃动。

2）、将#6机GV2从控制柜到就地的控制电缆及屏蔽线重新进行绝缘检查并将接线端子进行紧固，调门抖动现象依然存在。

随后把GV2的控制电缆接到GV4，将GV4的控制电缆接到GV2，就地依然为GV2晃动。

综合以上两点排除控制电缆问题，以及信号接线端子松动及回路干扰问题。

3）、联系机务更换#6机GV2伺服阀，更换后调门晃动现象没有明显改善，因此也可以排除伺服阀问题。

4）、在排除以上几个影响因素之后，我们将重点放在LVDT反馈装置上。

简单检查LVDT反馈信号及线圈电阻并无明显缺陷，但将控制指令和实际行程进行测量比较发现，GV2行程线性差，控制指令和行程反馈不完全一致，初步判断LVDT反馈线性差。

在通过与其他正常调门细致对比发现，#6机GV2的反馈全行程信号（全行程信号为13V左右）比其他的正常调门（17V左右）要小，反馈线圈电阻值明显偏低，导致闭环调节时因控制精度低而使调门发生抖动现象。

确认原因后更换线圈阻值较大的反馈杆，并尽量将零位与满度信号调整对称，静态调试中调门不再抖动，机组启动后观察#6机GV2，晃动现象得到有效的解决。

我们根据同样的分析解决了#5机组GV3晃动问题。

下面两张图为#5机组GV3处理前后效果比较图（见图二、图三）。

图二、#5机GV3处理前调门晃动情况
图三、#5机GV3处理后调门动作情况
四、结束语
对于超临界机组的高调门LVDT的安装这里做重点提示：LVDT的安装必须要精确，保证LVDT安装牢固，且与阀杆要绝对平行，不可有倾斜。

因为上汽厂配套的高调门全行程只有55mm，对应调门0-100%开度，每1%的开度对应实际行程0.55 mm，而高调门99%流量由调门45%的开度承担，即只有调门下部25 mm的行程为有效行程，因此对LVDT的安装要求是相当高的，如果LVDT安装与阀杆有一定角度，不仅会影响调门的流量特性，也会因LVDT线性发生变化从而造成调门的调节晃动，严重的话还会造成LVDT 的磨损或断裂，直接影响机组的安全运行。

为了保证调门的正常运行，机组停运时对调门进行静态调试和重新整定、对LVDT的安装情况进行仔细检查是很有必要的，这样能够及时发现问题，而且机组停运时对发现的问题进行处理既安全又方便。

如此多的调门在机组运行中晃动，对机组的安全稳定运行造成极大威胁，调门的抖动传递到油管路上后被放大，造成油管路大幅度的晃动，这种晃动如不引起重视，可能会造成灾难性的后果——长期晃动会造成油管路断裂，从而引起EH油泄露而发生机组非计划停运。

因此从开始阶段我们就高度重视调门晃动问题，对于一些容易处理的我们及时进行了处理，对一些棘手的个例我们进行了长期的跟踪、试验，对所有的调门的抖动现象都进行了仔细认真的分析，并根据分析结果采取了针对性的措施，经过处理后现在所有的调门都能够保证稳定运行、正常调节，调门晃动问题的解决也保证了机组的安全、经济、稳定运行。

参考文献：
［1］《汽轮机数字电液控制系统DEH》，新华控制工程有限公司，2006。