一種REXA汽輪機電調電磁干擾排除方法

鄭玉成，潘 哲，戰(zhàn)友亮

(1.沈陽東北電力調節(jié)技術有限公司 電力工作部，遼寧 沈陽 110179； 2.上海通用(沈陽)北盛汽車有限公司 動力總成部，遼寧 沈陽 110034； 3.中國石油大港石化公司，天津 300280)

汽輪機調節(jié)系統(tǒng)作為電力生產中的重要環(huán)節(jié)，在電力生產中起到了關鍵的技術支撐作用。自動控制技術的進步同時帶來了汽輪機調節(jié)控制方式的轉變。近幾年老舊小汽輪機電調系統(tǒng)經改造后效果逐漸得到廣大廠家的認可，原有的小汽輪機液壓調節(jié)系統(tǒng)由于啟機操作繁瑣、系統(tǒng)自動化程度低、負荷響應遲緩等原因，影響汽輪機調節(jié)品質和設備經濟性。

REXA汽輪機電液調節(jié)系統(tǒng)日趨成熟，已有較完善的邏輯控制軟件和可靠的硬件。這為原有故障率多發(fā)的老舊液壓調節(jié)系統(tǒng)電調系統(tǒng)改造提供新的解決方法。

南京某鋼廠的電廠汽輪機為南京汽輪機廠生產的背壓汽輪機，型號為N20額定負荷12 MW，汽輪機調節(jié)控制方式為DCS操作控制，505轉速邏輯及保護控制，現場伺服單元為一家北京公司提供的SVA9電液轉換器，配獨立油站供油。電調改造后為REXA電液執(zhí)行器杠桿反饋調節(jié)方式。

1 設備故障描述

REXA電調設備安裝調試后安全運行，各項功能指標得到優(yōu)化。約1個月后發(fā)生故障，出現執(zhí)行器異常調節(jié)導致調門關閉，通過詢問現場工作人員了解故障時設備報警信息，查看并分析設備動作曲線，結合設備自身特點，分析執(zhí)行器誤動原因，故障描述如下。

第一次發(fā)生故障：5月11日 8:43指令100%不變，反饋在2～3 s關閉到0%，實際調門跟隨REXA動作，設備報DIR錯誤，現場屏幕報警閥位指示LOW設備停止，20 min后現場手動復位,設備陸續(xù)開啟到100%。

第二次發(fā)生故障：在第一次故障發(fā)生約20 min后，即9:27，液壓執(zhí)行器再次從100%關閉到80%后，執(zhí)行器又開到100%，期間輸出控制REXA指令沒有發(fā)生過改變。

第三次發(fā)生故障：9:35指令100%，反饋顯示在約5 s內，執(zhí)行器關閉到0%，實際調門跟隨REXA動作，REXA報MOT STALL 錯誤，閥位指示LOW設備停止，維護人員現場停電，再送電，設備全開后維護人員對設備進行停電處理。

2 REXA液壓伺服執(zhí)行器故障分析

REXA電調控制系統(tǒng)執(zhí)行單元控制信號構成如圖1所示，主要包括伺服控制主板、伺服電機驅動器、伺服電機(內部集成位置檢測變送器)。

2.1 設備第一次報警分析

DIR報警為設備檢查驅動方向錯誤，產生錯誤的主要原因為執(zhí)行器被檢測出向錯誤方向移動。

主控發(fā)出目標位置，驅動機構沒有達到預定目標位置，潛在原因包括校準錯誤、機械限位錯誤、輸出力不夠，設備溫度過低。

因環(huán)境溫度在10℃以上，設備溫度過低的原因可以排除；輸出力不夠表示在設備安裝后，因出力不足驅動設備導致報警發(fā)生，顯然這個也不是錯誤的原因；機械限位代表的是執(zhí)行器在機械限位時無法達到設定的目標位置，導致設備報警，現場不存在機械限位超出設置值現象，故此條件也不符合報警實際原因；潛在校準報警，代表伺服電機在接受控制信號時會對控制信號位置與實際位置進行閉環(huán)校準，當閉環(huán)校準出現錯誤時，報此故障。

校準錯誤共包括3個主要環(huán)節(jié)設備，第一個驅動器——控制信號、解算器反饋環(huán)節(jié)、脈沖輸出控制；第二個伺服電機、解算器；第三個為主控板——控制信號。

綜合考慮故障現象為偶發(fā)且不是實物損壞故障，判斷驅動器輸出、解算器反饋和伺服電機兩個環(huán)節(jié)沒有問題可能性比較大，主控信號因受中央處理器協(xié)調控制，若是有問題，屏幕會發(fā)出AD轉換錯誤報警，所以主控輸出存在問題的可能性比較小，驅動器接受電壓控制信號0～2 V,容易受環(huán)境干擾，在兩根信號線上滋生感應電壓，判斷控制信號不純凈導致偶發(fā)故障可能性比較大。

2.2 設備第二、第三次報警分析

Mot stall報警為伺服電機輸出端卡澀，即電機沒有驅動設備。控制器在預先設置的阻塞時間內，默認值為5 s，執(zhí)行器經過 5 次驅動嘗試均不能移動行程的 1%，控制器即認為設備故障，報警Mot stall并停止設備。此故障一般發(fā)生在負載激增或是微調高力矩負載時發(fā)生，現場不存在此類高力矩負載和微調高力矩負載，一般經驗無借鑒意義，仔細聯(lián)想兩次報警時，驅動器均沒有發(fā)生錯誤報警信息，說明驅動器對控制信號的執(zhí)行自身認為是沒有問題的，即驅動器設備運行正常。主控板已經通過AD轉換輸出驅動嘗試控制指令5次，執(zhí)行器行程均沒有動作，且執(zhí)行器不存在高負載瞬時調整性，有理由懷疑主控板和驅動器之間的驅動信號是否為有效傳輸，即主控板控制信號在輸出受滋生電影響，沒有有效送到驅動器接受端。

2.3 綜合分析故障原因

現場本體執(zhí)行器位置反饋信號與負荷曲線一致，可判斷傳感器閥位檢測回路準確的反映了閥位的變化，運行正常。綜合兩次設備報警故障代碼和現場故障曲線，比對現場故障發(fā)生時現場工作人員對故障設備的描述，認為設備故障是由于主控板到驅動器控制信號受干擾可能性最大，干擾引起兩根信號線間產生滋生電壓，導致設備異常動作。

3 分析處理方案

1)增加濾波電容

為防止主控輸出控制驅動器信號受到干擾，在驅動器控制信號電源接口處，即TB7 的5/6接線端子(Mot+/-接線端子)增加高壓濾波電容0.1 μF/1 kV，增加電容器接線方法如圖2所示。要求增加濾波電容引腳盡可量短小，并聯(lián)接線時確保電容引腳、控制信號線、接線口連接牢固可靠。

2)更換伺服控制主板

為防止控制驅動器信號輸出本身存在問題，采取對故障設備主板進行更換。

圖2 電容器接線

4 結 論

設備按照上述方案實施故障處理后，電調進行冷態(tài)試驗，指令與反饋跟隨良好，經現場人員比對汽輪機全開全關位置，均符合設計要求。將設備投入遠方控制位，靜態(tài)調門線性試驗，符合設計規(guī)定的不大于1%，試驗期間REXA電調設備運行良好，沒有發(fā)生誤動現象，經過用戶同意設備投運汽輪機正常發(fā)電。截至2017年9月7日，設備已經連續(xù)運行約4個月沒有發(fā)生REXA誤動故障現象。可以確認REXA電調故障已經排除，設備故障處理后安全性和可靠性得到提高，同時也保證了電廠安全穩(wěn)定生產和設備節(jié)能增效益要求。

[1] 沈陽東北電力調節(jié)技術有限公司.XPAC安裝&操作手冊,2003.

[2] KOSO AMERIC,INC.REXA安裝使用手冊(中文版),2002.

[3] 劉 剛,張 傲.REXA執(zhí)行器在抽背式汽輪機EH系統(tǒng)中的應用[J].沈陽工程學院學報：自然科學版,2013,9(2):119-120.

[4] KOSO AMERIC,INC.Omega Series Servo Motor Driver,2003.

[5] 本書編寫組.伺服驅動器故障信息與維修代碼速查手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社,2013.

[6] 顏嘉男.伺服電機應用技術[M].北京：科學出版社,2010.

[7] 馬承民.汽輪機調節(jié)及保護系統(tǒng)[M].沈陽：東北大學出版社,1995.

[8] 劉大鑫.300 MW汽輪機組高中壓缸負荷分配方法的研究及應用[J].沈陽工程學院學報：自然科學版,2016,12(1):32-35.

[9] 郭鈺峰，徐志強，于達仁.汽輪機調節(jié)原理[M].北京：機械工業(yè)出版社,2010.