汽轮机DEH及EH系统常见故障的原因分析及解决办法

DEH及EH系统常见故障的原因分析及解决办法
顾正皓
汽轮机DEH 纯电调控制系统在长期运行过程中出现故障时，如何及时、正确地进行处理，对于整台机组的安全可靠运行是非常重要的。

作为检修、维护工程技术人员，在处理这些问题前，必须首先判断设备的故障点，了解设备出现故障的具体部件、严重程度及处理过程中必须遵循的方法，同时必须充分认识到故障的复杂性以及如果违反检修规程和技术要求可能产生的严重后果。

只有这样，才能准确、快速地做好设备故障的处理工作。

下面的内容主要来自于公开发表的文献，经整理而得，供从事DEH运行及维护的技术人员参考。

一．调节系统摆动
1.1 现象
现象1：DEH控制系统在运行中，发现汽轮机转速很难控制在3 000 r／min，大概有±25 r ／min的转速波动，造成并网困难。

现象2：主汽阀和调节汽阀开度不稳定，调节汽阀开度波动大且摆动频繁。

如某台135 MW机组带100 MW运行，出现高压调节汽阀波动频繁、主汽压力波动大．运行人员将协调控制方式改为DEH控制方式．投人功率反馈回路。

约10 s后高调门出现较大范围的波动，功率出现振荡、摆动现象，运行人员立即退出功率反馈回路。

负荷在约30 s内降到60 MW，导致主汽压力急剧上升。

锅炉安全阀动作。

1.2 原因分析
产生调节系统摆动的原因很多。

但比较典型的几个原因如下。

(1)热工信号问题。

当二支位移传感器发生干扰或DEH各控制柜及端子柜内屏蔽接地线不好，电源地CG和信号地SG没有分开，造成VCC卡输出信号含有交流分量。

当伺服阀信号电缆有某点接地时均会发生油动机摆动现象。

(2)伺服阀故障。

伺服阀即电液转换器，作用是将DEH控制系统输出的电信号转换成液压信号，控制油动机行程，从而达到控制调门开度的目的。

而一旦某个伺服阀故障(通常是因为油质欠佳造成伺服阀机械部分卡涩)，其对应的调门将不能正常响应DEH控制系统的输出指令，从而引起调速系统工作不正常。

伺服阀故障现象比较常见，轻则引起调节系统摆动，重则造成停机或机组不能正常启动。

伺服阀故障的主要原因是油质不好，有渣滓等沉淀物存在，造成油质不合格，使伺服阀堵塞。

(3)阀门突跳引起的输出指令变化。

当某一阀门工作在一个特定的工作点时，由于蒸汽力的作用，使主阀由门杆的下死点突然跳到门杆的上死点，造成流量增大。

根据功率反馈，DEH 发出指令关小该阀门，在阀门关小的过程中，同样在蒸汽力的作用下，主阀又由门杆的上死点突然跳到阀杆的下死点，造成流量减小，DEH又发出开大该阀门指令。

如此反复，造成油动机摆动。

（4）油动机与阀门连接处松动，如连接的螺纹磨损，油动机与阀门的动作不一致，阀门具有一定的自由行程，但阀门开至某一中间位置，由于蒸汽力的左右，阀门开始晃动。

（5）位移传感器LVDT故障，反馈信号失真，主要表现在插头松动、脱落，LVDT线圈开路或短路；
（6）伺服阀指令线松动，导致伺服阀频繁动作；
（7）调速汽门重叠度设置不合理；
（8）阀门控制VCC卡内部的两路LVDT频率接近，造成振荡；
(9) VCC卡内部的增益设置不合理。

1.3 解决方法
对于热工信号问题造成的调节系统摆动，解决的办法是将所有现场信号进行屏蔽，信号地线均接到信号地SG，并与电源地CG分开。

另外一种原因就是VCC卡故障。

如某台135 MW机组GV3调门运行中发现有小幅摆动，经检查发现VCC卡中LVDT变送器外壳与电路板之间存在短路现象，于是在VCC卡中LVDT变送器外壳与电路板上加装上隔离片，消除了VCC卡中的线路短路，解决了调节系统摆动问题。

对于油质问题引起的调节系统摆动，解决的方法是加强滤油、保证油质，特别要注意EH油系统检修后的油循环，在油质合格前将伺服阀旁路，不让油流过伺服阀，油质合格后，再将伺服阀投入，可有效地防止伺服阀“大面积”堵塞。

2.某厂高压调门抖动
在正常单阀运行条件下，GV2高压调节汽门大幅波动，而其它3个高压调门没有波动。

这种波动是随机出现的。

GV2高压调节汽门先是小幅摆动，然后突然大幅波动，此后摆动幅度逐渐减小直至消失。

分析后认为GV 高压调节汽门摆动的原因在于阀位位移反馈信号出现问题。

即在正常运行时条件下机组振动相对较大，而位移传感器固定在机组操纵座上。

随着机组振动，位移传感器引出到航空插头处的焊点可能出现虚焊或松动现象，则当焊点振开时GV#2高压调节汽门的位移反馈信号消失。

而在正常运行时高压调节汽门能够稳定在任意位置，是由于DEH对高压调节汽门输出指令为“0”。

DEH输出指令是给定信号，为+信号。

输入信号为位移传感器的反馈信号，为一信号。

输出、输入信号在DEH 中比较后为“0 ，高压调节汽门即停在任意位置。

如果位移传感器的位置反馈信号突然消失，则输出信号就是给定信号，为+信号，GV#2高压调节汽门全开直至机械限位。

由于GV#2高压调节汽门全开，功率增大。

在DEH功率给定不变情况下．DEH接受功率增大信号后，又向高压调节汽门发出关小阀门指令。

由于此时GV 2高压调节汽门没有反馈信号，阀门无法停在稳定位置，于是又全关直至机械限位。

机组输出功率降低，于是DEH又发出开阀指令，高压调节汽门又过开。

这样反复波动就造成GV#2高压调节汽门大幅波动。

由于是GV#2高压调节汽门位移传感器引出线焊点虚焊或松动造成这种结果。

而焊点又没有完全断开，波动一段时间后引线又接上，所以GV#2高压调节汽门的波动是随机的，逐渐减小直至消失。

3.某厂高压调门抖动及其处理
3.1 现象
(1)在1号机组投运后，3号高调门经常出现抖动的现象，导致阀门管理方式由顺序阀跳为单阀方式，引起机组负荷波动。

其间检查了控制回路的各段连接电缆，对MVP卡进行了更换、调整，但未能消除抖动现象。

(2)为进一步分析问题，尝试将3号高调门的MOOG阀线圈解除1组，结果3号高调门的抖动现象基本消除。

3.2原因
MOOG阀的2组线圈是冗余配置的，其中任意1组故障后，另外1组仍然能够维持工作。

而从MVP 卡件的线路图中分析，这2组线圈在输出回路中是并联关系。

MVP卡的驱动输出接近于电流源，原来须分别负载2组线圈上的工作电流，当解除其中1组后使电流源负载减轻50 ，因此相对原来2组线圈而言工作更加稳定，对干扰信号的抑制
能力得到加强，但这样做降低了回路的可靠性。

现场的这种干扰对于每个调门控制回路上的作用基本相同。

当解除全部M0OG阀的冗余线圈后，加强对干扰信号的抑制能力，调门才能够稳定工作。

上述处理方法牺牲了回路的冗余程度，从某种意义上降低了可靠性。

但是因为原DEH 系统的硬件无法有效抑制现场叠加的随机干扰，故用牺牲冗余度来克服干扰引起的调门抖动也是为保证汽机安全稳定运行不得已的选择。

对此，应用抗干扰能力更强的伺服词驱动卡替代现在的MVP卡，同时满足抗干扰和冗余输出的要求。

二．油管振动
1.1 现象
EH油管路振动虽然发生不多，但安装不好也会出现问题。

如某台l35 MW机组，系统运行一段时间后，发现EH油管路振动较大，特别是靠近油动机部分发生高频振荡，振幅达0．5 mm以上，引起检修人员的极大关注，虽未产生故障，但油管振动会引起接头或管夹松动，造成泄漏，严重时会发生管路断裂，引发较大事故。

1.2 原因分析
引起油管振动的主要原因如下。

(1)机组振动。

油动机与阀门本体相连，如135MW机组中压调门，油动机在汽缸的最上部．当机组振动较大时，势必造成油动机振动大，与之相连的油管振动也必然大。

(2)管夹同定不好。

《EH系统安装调试手册》中规定管夹必须可靠同定，如果管夹固定不好，会使油管发生振动(3)伺服阀故障，产生振荡信号，引起油管振动。

(4)控制信号夹带交流分量，使HP油管内的压力交变产生油管振动。

（5）没有足够的辅助油源（如蓄能器等）来稳定油压，如某厂一次调频动作时，由于在运转层调门附近没有蓄能器，系统蓄能器是位于0米层油站旁边。

当阀门因频率动作时，导致用油量大幅波动而导致油管发生振动。

1.3 解决方法
1.3.1对于振动类问题，可以通过试验来判断是哪一种原因引起的振动。

如当振动发生时，通过强制信号将该阀门慢慢置于全关位置，关闭进油门，拔下伺服阀插头，测量振动。

如果此时振动明显减小，说明是伺服阀或控制信号问题：如果振动依旧，说明是机组振动。

对于前一种情况，打开进油门，使用伺服阀测试工具通过加信号的方法将阀门开启至原来位置，如果此时没有振动，说明是控制信号问题，由热工检查处理；如果振动加大，说明是伺服阀故障，应立即更换伺服阀。

1.3.2应检查系统油压的波动情况，如油管振动是因为油压波动引起，应检查蓄能器的配置是否正确，如油站与阀门距离较远，可考虑在调门附近增加适当的蓄能器以补充调门频繁动作而导致的用油量的增加。

三．LVDT传感器故障
1.1 典型现象
1.1.1某厂DEH系统采用LVDT(阀位反馈传感器)为双通道高选位置反馈方式，即阀位反馈传感器同时输两路阀位信号。

进人控制系统后选阀位高值。

该方式可以克服单通道位置反馈方式的部分缺陷，可以避免单通道阀位反馈传感器由于信号消失使阀门全开，从而引起汽轮机超速的可能性。

但是双通道高选LVDT位置反馈也存在由于位置选高值会引起阀门关闭，使负荷减少的可能。

如某厂4号机组(135 MW)运行中出现1号调门关闭，负荷从97．8MW下滑至57．4 MW的现象，主汽压力从13．6 MPa上升
至14．4 MPa，造成过热器安全门动作。

本次异常的原因是1号调门的LVDT1故障。

其开度信号虽然被高选选中，但未真实反映1号调门开度(比实际值偏大)，DEH通过VCC卡硬件判断，将1号调门关闭。

1.1.2某厂1号机组运行期间，多次出现调门晃动现象，其特征是：调速汽门的开度指令保持不变，而调速汽门的开关程度忽大忽小、反复振荡，造成负荷随之波动，相应的EH油管晃动，给机组的安全运行带来了较大的威胁；1号机4号高压调门LVDT传动杆在运行中断裂；1号机3号高压调门LVDT就地位置1号机4号高压调门LVDT传动杆断裂是由于传动杆与变送器有摩擦，LVDT传动杆长，阀门频繁动作损坏传动杆；1号机4号高压调门LVDT就地位置与CRT开度显示不符，有可能是LVDT传动杆位置变动或信号电缆有干扰信号。

1.2 原因分析及解决方法
1.2.1DEH控制系统的阀门执行机构是阀门位置伺服控制回路组成的闭环控制装置，跟随阀门移动的阀门位移传感器(LVDT)将阀门的位置信号转换成电气信号，作为伺服控制回路的负反馈。

计算机输的阀门位置指令信号与阀门位置反馈信号相等时，阀门被控制在某一位置。

可见阀门位置反馈信号在阀门伺服控制同路中是一个非常重要的信号，该信号的可靠性直接关系到闭环控制装置的可靠性。

LVDT实质是一只差动变压器。

有三根引线。

当1号、3号任一根线开路时，输出信号至最大；当2号线开路时，输信号至最小。

当汽轮机处于单阀控制时，LVDT故障造成的危害会小一些；当汽轮机处于顺序阀控制方式时，1号、2号调门的LVDT故障造成的危害就会大一些。

甚至停机。

解决方法采用LVDT智能高选阀位反馈方式。

：LVDT信号偏差大报警、自动判别并切除故障信号、信号超出正常范围时则输出为低限值等逻辑判断能力，使两只LVDT实现真正的双冗余，将系统故障率降到最低。

1.2.2参数设置不当。

在输入指令不变的情况下，调门反馈信号发生周期性的连续变化。

2只LVDT在VCC卡内部高选，但如果2只LVDT频差过小，会导致高选在2只LVDT之间来回切换造成振荡，但这种振荡只要通过将频差调大即可避免。

1.2.3机械原因造成故障。

连接LVDT铁芯与线圈内壁产生径向摩擦，将铁芯或线圈磨坏，导致调门波动；这种情况比较复杂，原因很多，调门与LVDT膨胀不均、调门振动、铁芯固定不正等都会导致这种情况。

可以采取以下方式避免，安装时尽量保证铁芯与连接板孔垂直，将铁芯提起对准线圈孔洞与连接板孔让铁芯自由落体直至顺利通过2孑L，然后将铁芯固定，对LVDT进行全行程的滑动检查，观察LVDT铁芯和滑杆走动是否顺畅；也可将LVDT传感器改为万向节型，效果也不错。

1.2.4两只LVDT交叉工作相互干扰
阀门位置反馈是取现场对应阀门的两只LVDT的高选值，运行中2只LVDT数值相近。

经常出现大小相互交错现象，造成高选后LVDT值波动，使高调门发生摆动，影响机组的稳定运行。

对此，采用了将一个LVDT的零点和满度调得稍微小一点，这样就避开了数值交叉点，解决了高调门不正常摆动。

在运行过程中，如果故障一路LVDT信号成为高选值，CRT上就不能正确反应出实际阀位，运行人员不能迅速发现问题，影响机组的安全运行。

针对这一问题，修改了控制器组态，对两路LVDT的反馈信号进行判断，增加偏差大报警信号，并接人声光报警，以便运行人员及早发现和解决问题，真正实现了两路LVDT相互冗余。

1.2.5接线问题。

2只LVDT导线用同1根电缆线造成信号干扰；LVDT导线与金属接触，
极易造成导线磨损接地，致使位置反馈跳变，造成调节门摆动。

正确的方法应当是每个LVDT 单独采用1根屏蔽电缆。

1.2.6原设计的LVDT的细长芯杆一端直接与油动机活塞杆固定联接，另一自由端在线圈中产生位移，振动容易引起传感器动静部分磨损和芯杆断裂。

针对这一问题，现将位移传感器的细长芯杆直接与阀门联接改为长粗杆过渡联接的方式，粗杆下部分与油动活塞固定相连，中间采用活动关节与上部分粗杆相连，位移传感器的芯杆一端再固定在粗杆上部，另一端为自由端，改进后传感器芯杆的固定端由原来的刚性连接变成了柔性连接，既减少了动静部分的摩擦，又消除了芯杆上承受的应力，即使振动较大也不易磨损和断裂。

这种连接方式在安装时相对麻烦一些，但可靠性大大提高。

1.2.7以前为了检修方便，新华公司设计的传感器引出线采用航空插头连接形式，而传感器长期工作在温度高、振动大的环境，极易造成插针氧化、接触不良，引起信号故障，这种情况在运行过程中也多次出现。

现改为直接焊接引线，避免了航空插头接触不良引起的故障。

1.2.8LVDT传感器反馈信号在从就地传回机房变送器的过程中，由于现场各种大功率电机动力缆的电场干扰，以及各种电气设备的电源电统与反馈信号电缆的混杂交错，使反馈电压信号极易受到外部电场的干扰。

系统静态时用示波器观测反馈信号可见干扰成分，当大的电气设备启停时，信号所受的干扰更为明显。

为克服外界电场干扰，可专门为DEH控制及反馈信号电缆敷设单独的封闭
电缆槽盒，使其与现场的干扰源屏蔽开来，以减少这类干扰的产生。

在分析LVDT反馈信号干扰时，同一根反馈信号电缆中多个反馈信号间的相互干扰问题应引起注意。

某厂DEH系统改造之初，这种现象表现十分显著。

最初反馈信号连接选用的是一根l4*1．0屏蔽缆，接两个调门共四路LVDT反馈信号。

虽然反馈信号线间屏蔽接地处理的很好，但静态时实测反馈交流电压有(0．06—0．1)V的信号波动，改进接线方式，用一根4*1．0屏蔽缆单独对应一支LVDT 传感器，波动值范围降为(0．01—0．03)V，波动值显著下降。

由此可见，采取用一根多芯屏蔽电缆带多路反馈信号的连接方法，不利于克服多路LVDT反馈信号间的相互干扰，LVDT 反馈信号线的接线方式应选择一根反馈电缆对应一支LVDT的接线方式。

1.2.9 LVDT传感器浸油
LVDT位移传感器在运行期间多次发生故障，这是因为长时间处于振动状态，造成了线圈断线，因此要及时更换LVDT，并对因机务漏油浸泡的LVDT电缆，加强巡视，对漏油部位及时清理，同时，将LVDT电缆尽快改为铠装密封电缆。

四．调门卡涩
1.现象及原因分析
1.1高调门打不开。

某厂#2机组曾出现在处理GV2调门机械卡涩过程中，由于伺服阀(MOOG阀)故障，出现调门全关到“0”位后无法打开的现象。

1.2部分高调门，部分中调门打不开。

这些现象都直接影响机组的启动及正常运行，而且严重威胁设备的安全可靠性。

经过分析各种故障现象及查阅相关的资料，其产生的原因大致有以下几种情况：1)电液伺服阀故障导致蒸汽调门不好用。

如伺服阀滤网、喷嘴堵塞，有黑色胶状物；阀芯与阀套过封度变小，阀芯破损严重，泄漏量
增加等，都会引起电液伺服阀故障，造成蒸汽调门打不开或大幅度振动。

高压汽阀和调阀工作原理图如图1所示。

1.3试验电磁阀故障也会导致中调门无法开启。

如试验电磁阀节流孔径偏小，误动作、阀芯卡涩未回座等症状都会引起试验电磁阀故障。

1.4快速卸载阀故障导致蒸汽调门无法开启。

如卸载阀卡涩、不严密等导致快速卸载阀不好用，油压建立不起来使蒸汽调门打不开4)管道有残余杂质造成EH油质不合格。

由于EH油质不合格会导致电液伺服阀、电磁阀、卸载阀故障，甚至DEH控制系统瘫痪。

1.5EH油长时间在高温区工作会发生氧化变质、水解反应和酸值升高，这样会产生一种类似碳化物的黑色、粘稠状物质，使油液颗粒度增加。

该物质极易堵塞电液伺服阀滤网及喷嘴，造成阀的振动或产生忽开忽关现象，这也是非常普遍的现象。

2机组常常发生油滤网堵塞，EH油压也常常从12．6 MPa下降到11．8MPa，即使更换新滤网后运行不久，又会造成油滤网堵塞，其产生原因可能就是因为近期负荷高、环境温度高，再加之近期使用国产EH油滤网(检修人员认为该种国产滤网质量不佳)等多方面因素造成的。

自2005年10月下旬以来，随着环境温度下降，EH油温已经降到43℃左右(原来最高可达55℃甚至更高)，检修人员更换了出口卸载阀并经常更换EH油箱呼吸器中的硅胶干燥剂，现在油压已经趋于稳定，保持在12．4～12．6 MPa之间，EH油滤网差压也保持了较低的水平。

2．解决办法
2.1加强EH油质监视及管理，严格按照制造厂的要求一丝不苟地进行油质监测和管理。

坚持抗燃油的再生净化处理达到标准，油质酸值保持在0．2 mgKOH／g1)．2下。

2.2降低电液伺服阀的工作环境温度。

2.3拆装电液伺服阀、试验电磁阀及快速卸载阀应严格按规定要求去做，不能受强磁场干扰，不能受空气污染，密封圈每次都要进行更换。

2.4电液伺服阀需要定期进行更换滤网，密封圈等维护工作，同时，还需要定期返厂调整。

2.5精滤器组件应长期投运，每个月清扫一次EH油箱上的磁棒。

在长期运行期间也要定期检查滤芯，发现有问题及时更换，以确保油质始终保持洁净标准范围内。

2.6在换新油时，要对新油进行不少于24h的循环冲洗(利用冲洗块)，待油质合格后更换滤芯。

(7)更新再生装置。

EH油再生装置如图3所示。

五．EH油温升高
1．现象
EH系统的正常工作油温为20～60℃，当油温高于57℃时，自动投人冷却系统。

如果在冷却系统已经投人并正常工作的情况下，油温持续在50℃以上．则认为系统发热量过大。

油温过高。

2．原因分析及解决方法
2.1油温过高排除环境因素之外，主要是由于系统内泄造成的。

此时，油泵的电流会增大。

造成系统内泄过大的原因主要有以下几种。

(1)系统安全阀泄漏。

系统安全阀的溢流压力应高于泵出口压力2．5～3．0 MPa，如
果二者的差值过小，会造成安全阀溢流。

此安全阀的回油管会发热。

检查安全阀工作状况，如定值偏低应调整其定值。

如安全阀有泄漏，应利用停机机会解体检查消除其泄漏。

(2)蓄能器短路。

正常工作时蓄能器进油阀打开，同油阀关闭。

当回油阀未关紧或阀门不严时，高压油直接泄漏到回油管，造成内泄。

此时，阀门不严的蓄能器的回油管会发热。

检查蓄能器工作状况，防止EH油的不正常泄漏。

(3)伺服阀泄漏。

当伺服阀的阀口磨损或被腐蚀时，伺服阀内泄增大。

此时，该油动机的回油管温度会升高。

(4)卸荷阀卡涩或安全油压过低。

当油动机上卸荷阀动作后发生卡涩会造成泄漏，泄漏大时油动机无法开启，泄漏小时造成内泄。

此时，该油动机的回油管温度会升高。

当安全系统发生故障出现泄漏时，安全油压降低，会使一个或数个卸荷阀关不严造成油动机内泄
(5) EH油管道布置不合理，油管道大多裸露布置，尤其是机头附近的油管，接受过多的辐射热，成为局部过热点，此处的油温超出了正常的温度范围，加速EH油的老化，从而引发一系列问题；
(6) 滤网、冷油器堵或冷却水水温过高，循环不畅。

如某电厂#6机组EH 油冷却水有两套水源，一套为生活水；一套为稳压水箱来水，作为备用水源。

运行期间EH油温经常偏高，经分析检查发现，生活水水温过高，后来在#6机小修期间将生活水改为深井水。

冷却水温度降低了，EH油温也降低了。

六．DEH硬软件的故障处理
1.VCC卡故障
VCC卡可能出现的故障包括：与BC板通信中断；VCC板停止运行；LVDT调整电路异常；综合放大回路异常等。

1.1某厂2号机GV3调门运行中发现有小幅摆动，经检查发现VCC卡中LVDT变送器外壳与电路板之间存在短路现象，于是在VCC卡中LVDT变送器外壳与电路板上加装上隔离片，消除了VCC 卡中线路短路问题。

由于其具有通用性，因此，DEH系统中所有VCC卡都加装了隔离片。

1.2确定故障在VCC卡后，应当首先确认该VCC卡的故障是否可以通过在线调整解决。

如无法调整，确认需更换时，必须保证机组运行的安全及负荷的稳定，即防止产生阀门突然全开或全关。

如在线更换VCC卡时，应按以下方法进行：
(1)当VCC卡控制的阀门处于全关位置，且DEH输出指令为0时，可将机组DEH控制切至手动位置，然后拔下该VCC卡，确认新的VCC卡型号、跳线及软件版本与原VCC卡相同。

插入新VCC 卡，并检查其工作是否正常。

按照VCC卡LVDT调整方法，整定零位、满度、放大倍数及偏置电压等。

确认控制系统工作正常、状态正确、跟踪良好后，投入自动。

注意在调整过程中，必须保证机组安全及负荷稳定。

(2)当该VCC卡控制的阀门不处于全关状态或DEH输出指令不为0时，必须通过阀门全行程试验，强制DEH 指令使阀门开度逐渐到0后，再更换VCC卡。

同时，可考虑投入功率回路，在关小阀门过程中，负荷维持稳定。

指令到0、阀门全关后，再进行处理。

VCC卡件电源环线端子松动故障的处理和防范措施
1.3 实例。