火電廠DEH控制系統(tǒng)組成原理及故障原因分析

李國(guó)春

（大唐綏化熱電有限公司 黑龍江 綏化市 152000）

摘 要：本文討論了火電機(jī)組DEH控制系統(tǒng)的設(shè)備現(xiàn)狀及故障現(xiàn)象，深入分析了產(chǎn)生故障的原因，制定了優(yōu)化措施及解決方案，對(duì)同類機(jī)組具有較強(qiáng)的指導(dǎo)和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：DEH系統(tǒng)；組成原理；故障分析；解決方法

1引言

常規(guī)火電機(jī)組DEH系統(tǒng)的每個(gè)調(diào)速汽門由智能型閥門伺服控制驅(qū)動(dòng)卡、信號(hào)高選卡、電液伺服閥、油動(dòng)機(jī)、閥門位置反饋LVDT組成的控制回路來(lái)完成控制。隨著DEH系統(tǒng)工作方式的不同，不同方式的負(fù)荷設(shè)定值經(jīng)選擇和處理后，送至DEH負(fù)荷控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算和輸出，再經(jīng)DEH的閥門管理程序轉(zhuǎn)換成高壓調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度需求信號(hào)，并從單閥和序閥控制方式中選擇一種方式，通過(guò)數(shù)字式閥位伺服控制器和控制驅(qū)動(dòng)卡件去控制相應(yīng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度需求指令，完成整套系統(tǒng)的調(diào)整。

2 DEH控制回路的組成及原理

2.1控制驅(qū)動(dòng)卡

控制驅(qū)動(dòng)卡是閥門控制的核心部分，同控制處理器和信號(hào)反饋傳感器（LVDT）組成控制回路?？刂铺幚砥魍瓿蓪?duì)閥門控制指令的計(jì)算輸出，控制驅(qū)動(dòng)卡和從LvDT差動(dòng)線圈來(lái)的信號(hào)比較，輸出給定電流（4～20mA）經(jīng)電流/電壓轉(zhuǎn)換后，將其電壓與LVDT反饋電壓的偏差進(jìn)行PI調(diào)節(jié)之后，輸出±27—nA的電流去控制電液伺服閥來(lái)驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)。

2.2信號(hào)高選卡

信號(hào)高選卡也是閥門控制的核心部分，每臺(tái)閥門有兩組LVDT反饋線圈，兩組線圈的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)高選卡高選。LVDT差動(dòng)線圈由一對(duì)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈組成，在次級(jí)線圈中感應(yīng)的信號(hào)經(jīng)高選卡，信號(hào)轉(zhuǎn)換為閥門的位置反饋信號(hào)。高選卡輸出兩路17V，1000Hz的正弦波信號(hào)供LVDT使用，并將兩路LvDT反饋信號(hào)經(jīng)高選后送達(dá)控制驅(qū)動(dòng)卡。

2.3電液伺服閥

噴嘴擋板式伺服閥的電磁部分是永磁式力矩馬達(dá)，由永久磁鐵、導(dǎo)磁體、銜鐵、控制線圈和彈簧管組成。液壓部分是結(jié)構(gòu)對(duì)稱的2級(jí)液壓放大器，前置級(jí)是雙噴嘴擋板閥，功率級(jí)是四通滑閥?；y通過(guò)反饋桿與銜鐵擋板組件相連。該噴嘴擋板式伺服閥的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，線性度好，其缺點(diǎn)是容易被臟物堵塞，抗污染能力差，對(duì)油液的潔凈度要求高。射流管式伺服閥的優(yōu)點(diǎn)是

抗污染能力強(qiáng)，可靠性高，壓力效率和容積效率高，壽命長(zhǎng)，不會(huì)引起零漂，其缺點(diǎn)是零位泄漏量稍大，低溫特性差，頻率響應(yīng)低，但足以滿足汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的需要。

2.4反饋傳感器

信號(hào)反饋LVDT傳感器反饋在閥門伺服控制回路中是一重要信號(hào)，該信號(hào)直接關(guān)系到控制系統(tǒng)的可靠性。LVDT差動(dòng)線圈由一對(duì)初級(jí)線圈和兩對(duì)次級(jí)線圈組成，LVDT的結(jié)構(gòu)由鐵心、銜鐵、初級(jí)線圈、次級(jí)線圈組成，初級(jí)線圈、次級(jí)線圈分布在

線圈骨架上，線圈內(nèi)部有一個(gè)可自由移動(dòng)的桿狀銜鐵。當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，兩個(gè)次級(jí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，此時(shí)輸出電壓為0；當(dāng)銜鐵在線圈內(nèi)部移動(dòng)并偏離中心位置時(shí)，兩個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不等，有電壓輸出，其電壓大小取決于位移量的大小。

3 DEH控制系統(tǒng)調(diào)閥常見(jiàn)故障分析

系統(tǒng)故障一般可分為控制類故障和機(jī)械類故障兩大類。控制系統(tǒng)故障主要是來(lái)自控制信號(hào)、位置反饋LVDT、電液伺服閥、控制驅(qū)動(dòng)卡和信號(hào)高選卡的故障，也括包調(diào)節(jié)閥故障或機(jī)械卡澀、油質(zhì)污染等。

3.1控制卡件故障原因分析及解決辦法

控制驅(qū)動(dòng)卡故障主要包括DCS通訊中斷、控制驅(qū)動(dòng)卡燒壞、顯示故障偏差報(bào)警、停止運(yùn)行、控制驅(qū)動(dòng)卡調(diào)整電路異常、驅(qū)動(dòng)電壓不正常、綜合放大回路異常等。信號(hào)高選卡故障主要包括信號(hào)零漂度大、無(wú)電壓輸出、無(wú)高選作用、卡件損壞、LVDT偏差報(bào)警、LVDT初級(jí)線圈調(diào)制解調(diào)電壓異常、LVDT初級(jí)線圈調(diào)制解調(diào)頻率不正常等等。上述現(xiàn)象均可確定為控制卡件故障，首先確定該控制驅(qū)動(dòng)卡的故障是否可以通過(guò)在線調(diào)整解決，如無(wú)法調(diào)整，確需更換時(shí)，必須確保機(jī)組運(yùn)行的安全及負(fù)荷的穩(wěn)定，即防止產(chǎn)生閥門突然全開(kāi)或全關(guān)。如在線更換控制驅(qū)動(dòng)卡時(shí)，必須在低負(fù)荷機(jī)組工況允許情況下，應(yīng)按以下方法進(jìn)行：在工程師站把DEH控制驅(qū)動(dòng)卡模塊轉(zhuǎn)入手動(dòng)控制模式，通過(guò)手動(dòng)控制故障閥門指令手動(dòng)緩慢關(guān)閉到全關(guān)。當(dāng)控制驅(qū)動(dòng)卡控制的閥門處于全關(guān)位置，且DEH輸出指令為O時(shí)，可將機(jī)組DEH控制切換至手動(dòng)位置，然后拔下該控制驅(qū)動(dòng)卡，確認(rèn)新的控制驅(qū)動(dòng)卡型號(hào)、跳線及軟件版本與原控制驅(qū)動(dòng)卡相同。按照控制驅(qū)動(dòng)卡LVDT調(diào)整方法，整定零位、滿度、放大倍數(shù)及偏置電壓等。

3.2 LvDT反饋線圈故障分析及解決辦法

LVDT常見(jiàn)故障主要包括反饋線圈品質(zhì)不好、線性度差、耐高溫差、零漂度大等等。在線更換故障LVDT時(shí)，必須確定第二根LVDT正常，能夠保證機(jī)組安全運(yùn)行，更換過(guò)程中不能造成機(jī)組負(fù)荷大幅度波動(dòng)。在工程師站把DEH控制驅(qū)動(dòng)卡模塊轉(zhuǎn)換為手動(dòng)模式，將驅(qū)動(dòng)卡模塊輸出指令手動(dòng)緩慢關(guān)閉，并就地關(guān)閉該控制閥門的DEH油高壓入口門。強(qiáng)制設(shè)定該調(diào)門輸出指令為0，使閥門全關(guān)。檢查L(zhǎng)VDT及控制驅(qū)動(dòng)卡工作正常，該調(diào)門指令反饋正常后投入自動(dòng)，逐漸將該調(diào)門開(kāi)至其原來(lái)位置。

3.3調(diào)節(jié)閥晃動(dòng)、振蕩原因分析及解決辦法

在輸出指令不變的情況下，油動(dòng)機(jī)反饋信號(hào)發(fā)生周期性的連續(xù)變化，稱之為調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)晃動(dòng)，在汽輪機(jī)運(yùn)行的情況下，最常見(jiàn)最復(fù)雜的故障就是調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)晃動(dòng)故障。油動(dòng)機(jī)晃動(dòng)的幅值有大有小，頻率有快有慢。產(chǎn)生油動(dòng)機(jī)擺動(dòng)的原因主要有以下幾個(gè)方面：一是熱工信號(hào)問(wèn)題。當(dāng)兩只位移傳感器發(fā)生干涉、驅(qū)動(dòng)卡輸出信號(hào)含有交流分量或伺服閥信號(hào)電纜有某點(diǎn)接地時(shí)均可能發(fā)生油動(dòng)機(jī)擺動(dòng)現(xiàn)象。二是伺服閥故障。當(dāng)伺服閥接收到指令信號(hào)后，因其內(nèi)部故障產(chǎn)生振蕩，使輸出流量發(fā)生變化，造成油動(dòng)機(jī)擺動(dòng)。三是閥門突跳引起的輸出指令變化。當(dāng)某一閥門工作在一個(gè)特定的工作點(diǎn)時(shí)，由于蒸汽力的作用，使主閥由門桿的下死點(diǎn)突然跳到門桿的上死點(diǎn)，造成流量增大，根據(jù)功率反饋，DEH發(fā)出指令關(guān)小該閥門。在閥門關(guān)小的過(guò)程中，同樣在蒸汽力的作用下，主閥從門桿的上死點(diǎn)突然跳到門桿的下死點(diǎn)，造成流量減小，DEH又發(fā)出開(kāi)大該閥門指令，從而導(dǎo)致晃動(dòng)。

3.4電液伺服閥故障分析及解決辦法

DEH系統(tǒng)普遍采用磷酸酯抗燃油，在使用過(guò)程中極易劣化，主要表現(xiàn)為污染顆粒度的增加和酸值升高。DEH系統(tǒng)用抗燃油一般要求達(dá)到MOOG2級(jí)，酸值KOH應(yīng)小于0.2%。抗燃油污染顆粒度增加，極易造成伺服閥卡澀，同時(shí)還會(huì)使閥芯磨損、泄漏增加。因此，要定期更換油路濾芯，清理變質(zhì)油，同時(shí)要定期更換液壓油，加強(qiáng)液壓油的管理，必要時(shí)更換清洗伺服閥，定期檢查或更換電氣信號(hào)端口，緊固接線端子以防止其松動(dòng)，還應(yīng)檢查連線以防止其接觸不良。

4結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)火電機(jī)組DEH控制系統(tǒng)的設(shè)備組成及主要故障進(jìn)行了原因分析，對(duì)優(yōu)化和解決方法進(jìn)行了論述。所論述的故障及處理方法都是在機(jī)組運(yùn)行和調(diào)試的實(shí)踐中總結(jié)和驗(yàn)證的，是切實(shí)有效的。當(dāng)然，關(guān)于DEH控制系統(tǒng)的故障點(diǎn)及處理方法，還需要我們?cè)趯?shí)踐中不斷摸索，以不斷優(yōu)化DEH控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1]白會(huì)平.火電機(jī)組DEH控制系統(tǒng)故障原因分析及功能優(yōu)化[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2016，38（1）.

[2]李必成，張睿.超臨界600MW機(jī)組DEH控制優(yōu)化[J].熱力發(fā)電，2012， 41（5）.