1號機(jī)組高壓調(diào)門故障的分析及處理

金 晶，劉 鋒

(廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東 揭陽 515223)

1號機(jī)組高壓調(diào)門故障的分析及處理

金 晶，劉 鋒

(廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東 揭陽 515223)

HSS03伺服卡直接控制著汽輪機(jī)的調(diào)門，對機(jī)組安全運行至關(guān)重要。列舉了CV3調(diào)門故障現(xiàn)象，分析故障的可能原因并逐一排查，確定HSS03伺服卡故障是其根本原因，并提出了相應(yīng)的對策及建議，確保了機(jī)組的安全穩(wěn)定運行。

高壓調(diào)門；伺服卡；故障分析

0 引言

某電廠1期1，2號機(jī)組為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的2×600 MW超臨界機(jī)組，每臺機(jī)組配有2個高壓主汽門MSV、4個高壓調(diào)節(jié)門CV1-CV4和2個中壓聯(lián)合調(diào)門ICV。汽輪機(jī)配套的調(diào)節(jié)系統(tǒng)為DEH數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用ABB貝利控制有限公司Symphony控制系統(tǒng)，閥門調(diào)節(jié)控制采用HSS03液壓伺服卡件。

1 CV3高壓調(diào)門故障

1.1 故障1

2015-05-22—06-09，該電廠1號機(jī)組DEH系統(tǒng)CV3高壓調(diào)門陸續(xù)出現(xiàn)了4次故障。通過故障原因分析及排除工作，相繼更換了HSS03液壓伺服卡、LVDT傳感器、液壓伺服閥及預(yù)制電纜NKHS03，并對CV3高壓調(diào)門相關(guān)控制電纜進(jìn)行搖絕緣測試等工作，但依然無法消除故障，且故障現(xiàn)象不盡相同。這些故障直接威脅著1號機(jī)組的安全穩(wěn)定運行。

1.2 故障2

2015-05-22T21:27，運行主操發(fā)現(xiàn)1號機(jī)組DEH系統(tǒng)CV3發(fā)出報警信息，報警故障信息為SEC1和SEC2故障(該故障是指HSS03卡內(nèi)部判斷LVDT傳感器次級線圈信號異常，造成液壓伺服卡指令與反饋不匹配)。運行及檢修人員立即趕赴現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)CV3高壓調(diào)門全開。檢修人員立即開票處理，更換CV3高壓調(diào)門HSS03液壓伺服卡后恢復(fù)正常，SEC1和SEC2故障報警信號消失。

1.3 故障3

2015-06-07T11:23，運行主操發(fā)現(xiàn)1號機(jī)組DEH系統(tǒng)CV3發(fā)出報警信息，報警故障信息為A/D及D/A狀態(tài)故障，報警故障信息時有時無，報警時間無規(guī)律。運行人員就地檢查CV3高壓調(diào)門實際沒有變化。檢修人員相繼更換了CV3高壓調(diào)門HSS03液壓伺服卡、LVDT傳感器、液壓伺服閥。為排除信號干擾問題，同時對CV3的伺服線圈輸出指令接線、LVDT反饋原邊及副邊接線等進(jìn)行搖絕緣檢查，控制電纜絕緣在合格范圍之內(nèi)；且在DEH機(jī)柜側(cè)測量2路伺服閥控制線圈電阻，其值約為80 Ω，排除了控制電纜絕緣及端子接線不穩(wěn)定問題。經(jīng)過以上處理措施后，CV3高壓調(diào)門控制恢復(fù)正常。

1.4 故障4

2015-06-08T23:35，CV3高壓調(diào)門間歇性出現(xiàn)“輸出1狀態(tài)”“輸出2狀態(tài)”報警信息，并伴有微處理器故障報警，持續(xù)時間不超過2 s，報警信息無規(guī)律。由于7日已更換了HSS03液壓伺服卡件，檢修人員計劃更換與端子板連接的預(yù)制電纜，此時“輸出1狀態(tài)”“輸出2狀態(tài)”故障暫時恢復(fù)正常，無報警。

2015-06-09T03:25，1號機(jī)組負(fù)荷約降至450 MW，運行人員許可檢修人員更換預(yù)制電纜。04：10，檢修人員通過DEH手動慢關(guān)CV3的進(jìn)油門，在拔出CV3的卡件前，在端子板上碰觸預(yù)制電纜，發(fā)現(xiàn)CV3報警頻繁，所以更換了CV3的預(yù)制電纜。預(yù)制電纜更換后，插上卡件測試，“輸出1狀態(tài)”“輸出2狀態(tài)”故障仍然時不時出現(xiàn)，卡件依然出現(xiàn)離線故障，沒有任何改善。05:36，檢修人員懷疑新的HSS03卡件存在質(zhì)量問題，造成卡件與BRC通訊不穩(wěn)定，使得HSS03卡暫時離線，于是用一塊舊卡件將其更換，隨即該故障完全消除。因此，判斷卡件質(zhì)量不穩(wěn)定可能是造成這種故障的根本原因，同時不排除卡件與背板的連接存在問題或某處控制接線不牢的因素。

2 原因分析

2.1 原因歸納

1號機(jī)DEH系統(tǒng)CV3高壓調(diào)門HSS03報警信號的控制邏輯，如圖1所示。

從1號機(jī)DEH系統(tǒng)CV3高壓調(diào)門的4次故障現(xiàn)象排查情況來看：

(1) HSS03液壓伺服卡、LVDT傳感器、液壓伺服閥及預(yù)制電纜NKHS03幾乎全部更換，伺服閥控制線圈電阻及LVDT原邊、副邊電阻檢查均在正常范圍內(nèi)，控制電纜搖過絕緣均未發(fā)現(xiàn)問題；

(2) 卡件背板不穩(wěn)定可能造成CV3頻頻故障，但若卡件背板MMU不穩(wěn)定，則其他HSS03及子模件也應(yīng)該出現(xiàn)故障，故可排除卡件背板不穩(wěn)定；

(3) NTHS03端子板若有故障，則不會出現(xiàn)卡件離線的故障，且故障報警時有時無，可排除端子板存在故障。

這4次故障現(xiàn)象及報警信息不盡相同，似乎故障報警沒有共同點，唯一可懷疑的是新的HSS03卡件存在質(zhì)量不穩(wěn)定現(xiàn)象。這種HSS03卡由于電路設(shè)計過于復(fù)雜(由ABB貝利控制有限公司設(shè)計)，其電源設(shè)計與現(xiàn)場實際匹配性不高。除了受到現(xiàn)場因素的影響外，其自身功耗較高，存在故障率較高的問題。根據(jù)該廠1-4號機(jī)組的DCS系統(tǒng)HSS03檢修更換記錄可知，近期HSS03卡件故障頻率較為頻繁。

2.2 具體原因排查

現(xiàn)分析6月8日CV3故障的原因。

從監(jiān)測畫面上觀察到，1號機(jī)DEH系統(tǒng)的CV3高壓調(diào)門故障時，HSS03卡件間歇性出現(xiàn)“輸出1狀態(tài)”“輸出2狀態(tài)”報警信息，并伴有微處理器故障報警，持續(xù)時間不超過2 s,報警信息無規(guī)律。微處理器故障其實是HSS03卡切換到硬手動的控制方式。由于在HSS03卡與BRC通訊失去時，HSS03卡會自動切換到硬手動方式，而在通訊重新建立時，則自動切換回自動方式，因此出現(xiàn)微處理器故障，就說明HSS03卡曾經(jīng)離線。

圖1 CV3報警信號控制邏輯

從工程師站調(diào)出DEH邏輯，在線監(jiān)視CV3狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障時HSS03卡所有信號均為壞點，HSS03卡發(fā)生離線，而“輸出1狀態(tài)”“輸出2狀態(tài)”報警僅僅是在邏輯上對該信號質(zhì)量檢測時發(fā)出來的。由于離線時間比較短，卡件離線報警未發(fā)出(有1 s延時)。

可見，卡件自身出現(xiàn)問題可能是CV3故障的原因。當(dāng)然造成卡件離線，也可能與卡件背板有關(guān)，因為在更換較老的卡件后，該故障立即消除。

針對此前出現(xiàn)的故障，能夠確認(rèn)故障原因為卡件損壞。由于每次出現(xiàn)故障后，所更換的新HSS03卡件在使用不久后又損壞，說明導(dǎo)致卡件故障的根本原因還未核查清楚，估計很可能是某種偶然因素?fù)p壞了新卡件，最終出現(xiàn)不同的卡件故障報警。

3 對策及建議

CV3故障的根本原因可能是卡件質(zhì)量不穩(wěn)定或背板存在問題，造成卡件短時離線；或連接伺服閥的航空插頭松動等，造成接觸不良。經(jīng)過故障分析后，建議再次發(fā)生DEH調(diào)門故障時，應(yīng)采取以下對策。

3.1 采購質(zhì)量合格的HSS03卡件

建議重新采購質(zhì)量合格的HSS03卡件。北京ABB公司的卡件原裝性較好，出廠前均有嚴(yán)格的檢測流程，且有質(zhì)量合格證。

3.2 檢查CV3卡件與背板的接線

鑒于近期故障頻率較高，若更換新卡后故障狀況沒有太大改善，則重點檢查CV3卡件與背板的連接是否有松動。預(yù)制電纜經(jīng)常插拔后，其簧片和模件的金手指接觸不良，可以更換新的預(yù)制電纜。

3.3 檢查伺服閥的接線

對于DEH調(diào)門控制而言，若連接伺服閥的接線松動，也容易出現(xiàn)問題，尤其是航空插頭所處的溫度較高，建議平時注意維護(hù)。

3.4 降低HSS03卡的功耗

該發(fā)電廠1-4號機(jī)組采用國產(chǎn)無錫河埒公司的LVDT，其主要特點是內(nèi)阻較大(約為300 Ω)，因而在提高LVDT的激勵電壓后，HSS03卡的功耗會大幅度增加。這可能是造成HSS03卡故障率較高的原因。據(jù)悉，電廠采用進(jìn)口原裝LVDT，其內(nèi)阻約為30 Ω，功耗相對較小，其HSS03卡故障率相對較低，因此建議將其原設(shè)計的±40 mA輸出改為±32 mA或更低。

3.5 更換屏蔽效果較好的控制電纜

1號機(jī)組不僅僅是CV3故障頻繁，其他調(diào)門故障率也較高，且就地檢查控制電纜時，有脫落蛻皮現(xiàn)象，懷疑存在高溫對控制電纜的影響，建議機(jī)組檢修時更換為屏蔽效果較好的控制電纜。

3.6 其他措施

可對HSS03卡進(jìn)行質(zhì)量檢測。當(dāng)MMU(內(nèi)存管理單元)出現(xiàn)問題時，可在故障時將卡件插入其他槽位。

4 故障原因徹查及處理過程

針對6月9日前出現(xiàn)的CV3故障，檢修人員陸續(xù)更換了HSS03卡件、LVDT和預(yù)制電纜，并對CV3接線進(jìn)行搖絕緣測試，故障暫時消除，基本確定為HSS03卡件質(zhì)量不佳是最重要原因，但還需繼續(xù)排查造成HSS03卡件損壞的誘因。

2015-06-25T14:37，CV3又出現(xiàn)故障，卡件報警出現(xiàn)“輸出1狀態(tài)”“輸出2狀態(tài)”同時報故障，且卡件報警后就恢復(fù)正常。當(dāng)伺服卡“輸出1狀態(tài)”“輸出2狀態(tài)”故障出現(xiàn)較長時間時，CV3調(diào)門慢慢關(guān)閉。針對前幾次出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，分析此次HSS03卡件故障最可能是由航空插頭老化或者接觸不良引起的，同時由于控制電纜質(zhì)量不佳，很可能損壞HSS03卡件，最終出現(xiàn)這幾次故障的不同報警現(xiàn)象。15:05，在CV3調(diào)門油路關(guān)閉后，檢查人員迅速檢查CV3伺服閥航空插頭，發(fā)現(xiàn)就地航空插頭連接較緊，但航空插頭電纜線直接下垂，這有可能是閥門振動時航空插頭質(zhì)量不好，引起插頭接觸不良。因此，檢修人員更換了新的航空插頭，并改變電纜線直接往下的連接方式，將航空插頭電纜線往上提，用綁扎帶扎緊航空插頭電纜線，避免閥門振動時因重力作用影響航空插頭的接觸；同時重新更換了新的HSS03卡件。觀察模件狀態(tài)無報警后投入CV3，觀察1 h后故障未再出現(xiàn)。

2015-09-13，在1號機(jī)組C級檢修期間，將伺服閥控制指令線及LVDT原邊、副邊反饋線控制電纜全部更換為雙屏蔽控制電纜，實測控制電纜對地電阻無窮大，屏蔽效果較好，徹底排除了控制電纜質(zhì)量不佳引起HSS03故障的可能性。

目前，1號機(jī)組CV3伺服卡故障現(xiàn)象再未出現(xiàn)，HSS03卡件故障率降低，確保了機(jī)組的安全穩(wěn)定運行。

5 結(jié)束語

HSS03卡件直接控制著汽輪機(jī)的調(diào)門，對機(jī)組安全運行至關(guān)重要。HSS03卡件由于設(shè)計不佳等因素，在實際應(yīng)用中故障率較高。在發(fā)電廠實際生產(chǎn)中，只有對HSS03卡件出現(xiàn)故障的可能性進(jìn)行詳細(xì)分析后，才可在處理過程中有的放矢、心中有數(shù)，根據(jù)故障現(xiàn)象逐步排查并處理故障，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運行。

2016-08-22。

金 晶(1983-)，男，工程師，主要從事DCS控制系統(tǒng)、自動控制優(yōu)化及DEH控制系統(tǒng)的現(xiàn)場維護(hù)及檢修工作，email：jjlpp1413@126.com。

劉 鋒(1982-)，男，工程師，主要從事火電廠熱控設(shè)備檢修維護(hù)及管理工作。