350 MW 汽輪機高壓調(diào)門故障分析及解決方案

林金星，陳飛翔

（華能國際電力股份有限公司南通電廠，江蘇南通 216000）

0 引言

LVDT（Linear Variable Differential Transformer，線性可變差動變壓器）是汽機主汽調(diào)閥的重要組成部分，直接影響DEH（Digital Electric Hydraulic Control System，汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)）系統(tǒng)的可靠運行。某廠DEH 系統(tǒng)中，調(diào)閥控制依靠ABB 液壓伺服模件IMHSS03 完成，中央控制模板IMMFP12 通過該模件控制伺服閥從而控制油動機。近年來，該廠汽輪機高壓調(diào)門發(fā)生過卡件故障、LVDT 反饋與指令不對應(yīng)等缺陷，現(xiàn)從HSS03 及LVDT 兩方面對這些缺陷發(fā)生的原因進行回顧與分析。

1 高壓調(diào)門控制故障案例

該廠汽輪機1#4#調(diào)門各裝2 個LVDT，1 主1 備。LVDT 的行程0～60 mm，調(diào)門實際行程最大值在50～58 mm。

1.1 控制模件故障導(dǎo)致跳閘

該廠2#汽機1#調(diào)門因控制模件故障，運行中突然關(guān)閉，導(dǎo)致機組工況大幅擾動，事故處理中，汽包水位高水位保護動作，機組跳閘。后檢查發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致本次事故的直接原因是運行中1#高壓調(diào)門驅(qū)動板模件看門狗故障，信號壞質(zhì)量，模件無法工作，調(diào)門從全開位置突然關(guān)閉，造成機組工況大幅度變化。

1.2 汽機調(diào)門驅(qū)動參數(shù)設(shè)置不當(dāng)

該廠2#機組啟動過程中調(diào)節(jié)系統(tǒng)切AGC（Automatic Gen原eration Control，自動發(fā)電控制）方式后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)生大幅晃動，機組負荷從270 MW 突升至340 MW，給水流量突降至138 t/h（給水流量測量的最小指示值）并跳手動，運行人員處置不及，汽包低水位保護動作，機組跳閘。后檢查發(fā)現(xiàn)原驅(qū)動板為1 路輸出帶雙線圈并聯(lián)，為提高調(diào)門驅(qū)動冗余和可靠性，在機組調(diào)停期間將4 只調(diào)門驅(qū)動板增加了1 路輸出，每路各自帶1 個線圈。汽機調(diào)門驅(qū)動改為雙回路以后未進行協(xié)調(diào)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化，造成調(diào)門晃動，主蒸汽流量大幅晃動，造成三取中邏輯判斷測點故障，給水主控站在較低點跳手動，給水流量大幅下降，汽包水位低跳閘。

1.3 伺服閥插頭維護不當(dāng)

該廠2#機組負荷266 MW，汽機1#、2#、3#調(diào)門開度分別100%、40%、0%，出現(xiàn)CV3 和HSS03 故障報警，報警于50 s 后消失，此后頻繁出現(xiàn)4 次。經(jīng)檢查為3#調(diào)門伺服閥雙輸出中“輸出2”瞬間故障。后檢查發(fā)現(xiàn)伺服閥插頭已松動，插頭中有1 插針歪曲，未完全插入母接頭的插孔中，運行時閥門振動使得插頭逐漸松動。

1.4 LVDT 插頭接觸不良導(dǎo)致跳閘

該廠2#機組負荷280 MW，全周進汽方式時2#高壓調(diào)門故障報警，檢查發(fā)現(xiàn)2#高壓調(diào)門反饋突升至45%且仍在逐漸開大（各調(diào)門指令28%上升至30%），機組負荷、壓力略有變化，現(xiàn)場確認2#高壓調(diào)門已關(guān)閉。隨后維護關(guān)閉2#高壓調(diào)門，隔離2#高壓調(diào)門控制油，檢查2#高壓調(diào)門反饋回路，發(fā)現(xiàn)位置反饋航空插頭接觸不良。次日，2#機組2#調(diào)門開度反饋自行開足，就地檢查2#調(diào)門關(guān)閉。經(jīng)檢查2#高壓調(diào)門主LVDT 插頭接觸不良，將2#調(diào)門維護關(guān)并隔離油路后更換插頭及引線，并減小了2#機組機跟蹤方式和協(xié)調(diào)方式下機主控的比例調(diào)節(jié)參數(shù)后調(diào)門調(diào)節(jié)正常。

后檢查發(fā)現(xiàn)汽機調(diào)門位置反饋LVDT 母插頭與引線焊接的部位接觸不良。當(dāng)LVDT 反饋大于指令時，將產(chǎn)生關(guān)電流，使調(diào)門關(guān)閉。汽機全周進汽時調(diào)門開度在32.5%處有一拐點，超過此拐點后斜率明顯增大，流量變化較大，因調(diào)門新增了1 路伺服閥輸出，動作特性改變，調(diào)門動作靈敏性變差、穩(wěn)定性變差。

1.5 LVDT 的主、備零位參數(shù)設(shè)置不當(dāng)

該廠2#機組“3#高壓調(diào)門故障”報警。后檢查發(fā)現(xiàn)指令與反饋偏差大于10%后延時10 s 報警，經(jīng)現(xiàn)場檢查，主、備2 只LVDT 反饋基本一致，都是6左右，此時HSS03 主線圈輸出指令在最大值。后檢查發(fā)現(xiàn)LVDT 的主、備零位參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，臨時在線調(diào)整LVDT 的主、備零位參數(shù)至2%后恢復(fù)正常。

2 高壓調(diào)門控制主要原因及解決辦法

2.1 LVDT 反饋桿變形

在協(xié)調(diào)控制方式下，為維持機組負荷，高調(diào)動作較為頻繁，可導(dǎo)致LVDT 反饋桿變形，從而導(dǎo)致測量的閥位值出現(xiàn)偏差，目標(biāo)負荷與實際負荷一直存在偏差，加劇調(diào)門的頻繁動作，致使調(diào)速系統(tǒng)失穩(wěn)，負荷出現(xiàn)波動。在長時間的運行中，LVDT 的緊固螺絲松動或反饋桿斷裂，均可導(dǎo)致高壓調(diào)門晃動。

2.2 LVDT 及伺服閥接插件故障

加強對調(diào)門LVDT 設(shè)備的整改工作。先期將調(diào)門LVDT 插頭換新，后期考慮LVDT 換型，取消LVDT 中間插頭，改為接線直接至現(xiàn)場接線盒，減小因現(xiàn)場接線回路接觸電阻增大（或開路）而引起的伺服卡損壞故障。加強現(xiàn)場巡檢，防止伺服閥接插件松動。由于伺服閥接線盒位于調(diào)門上，調(diào)門運行中振動較大，長時間運行造成接線端子松動，使接觸電阻增大、調(diào)門晃動。

2.3 加強HSS03 模件備品存儲及測試工作

HSS03 模件備品質(zhì)量直接影響到更換模件后調(diào)門控制的安全性。為此制定DCS 備品管理制度，規(guī)范了卡件存儲、測試和更換前的檢測工作。及時調(diào)整機主控調(diào)節(jié)器的參數(shù)。對于調(diào)門伺服閥改雙輸出后所引起的調(diào)節(jié)振蕩，需分別對機跟蹤和協(xié)調(diào)方式下的機主控參數(shù)進行參數(shù)調(diào)整試驗。運行中無法調(diào)節(jié)時暫時將機跟蹤、協(xié)調(diào)至機主控的比例系數(shù)減小，以提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.4 現(xiàn)場干擾

當(dāng)LVDT 線圈絕緣性能不好，傳感器線圈和殼體導(dǎo)通破壞了單點接地從而產(chǎn)生干擾，引起調(diào)門晃動，此時只能更換LVDT。當(dāng)現(xiàn)場電纜的屏蔽層接地時，同樣會造成信號干擾。應(yīng)加強控制電纜的敷設(shè)質(zhì)量把控。

2.5 其他預(yù)控措施

可搭建大機調(diào)門控制測試臺，開展模件功能參數(shù)的優(yōu)化工作。利用DCS 試驗室內(nèi)的設(shè)備，搭建大機調(diào)門控制的模擬測試臺，進行LVDT 抖動、LVDT 定位、伺服卡件通電測試、伺服卡件參數(shù)比較、伺服卡件故障報警分析等深度測試工作，為汽機調(diào)門控制設(shè)備的維護消缺提供實用的測試平臺。

3 結(jié)束語

通過對該廠汽輪機調(diào)門LVDT 的整改及機主控調(diào)節(jié)器參數(shù)的重新整定，及DCS 電子間環(huán)境整治和HSS03 卡件的有效管理，該廠汽機調(diào)門控制故障的次數(shù)明顯減少，控制系統(tǒng)中的重大設(shè)備隱患得到消除，系統(tǒng)的安全可靠性提高。近3 年來，未出現(xiàn)過由于熱控原因引起調(diào)門控制故障甚至機組停運事件。