汽輪機DEH系統(tǒng)故障分析及處理措施

劉飛

摘 要：近年來，我國的工業(yè)化進程有了很大進展，對汽輪機的應用也越來越廣泛。本文對DEH系統(tǒng)的常見故障以及解決方法進行了分析，希望能通過這些對故障的發(fā)現(xiàn)和研究解決問題，能為汽輪機DEH控制系統(tǒng)的安全使用提供保障。

關鍵詞：汽輪機;DEH系統(tǒng);故障分析;處理措施

汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)即DEH系統(tǒng)，主要包括DEH控制器和控制對象。DEH系統(tǒng)的主要目的是控制汽輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速和功率，從而滿足電廠發(fā)電、供熱動力站供汽的要求。

1 DEH系統(tǒng)概述

汽輪機是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械，將蒸汽勢能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子動能，是蒸汽動力裝置的主要設備之一。汽輪機的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)肩負著關鍵的協(xié)調(diào)任務。

DEH是（digital electro-hydraulic system）即汽輪機數(shù)字式電液控制系統(tǒng)，由計算機控制部分和EH液壓執(zhí)行機構組成，主要負責對汽輪機組的啟停、轉(zhuǎn)速以及功率等進行控制，是確保機組安全、穩(wěn)定、可靠運行的有效手段。汽輪機DEH控制系統(tǒng)是電廠或供熱電站生產(chǎn)中不可缺少的部分，它是一個以計算控制為核心的分散型控制系統(tǒng)結(jié)構，通過計算機將各個控制系統(tǒng)有機結(jié)合起來。

汽機的DEH系統(tǒng)的構成主要包括控制柜、操作員站、交換機、電液轉(zhuǎn)換器、傳感器、伺候放大器、油動機等。

①控制柜：DEH系統(tǒng)的控制柜主要指的是通過利用控制器和IO通信線路的連接，形成控制系統(tǒng)的底層網(wǎng)絡構架，并對相關的被控制參數(shù)進行采集、輸入、分析、輸出等操作，從而實現(xiàn)I/O模塊的接線端子布置和安裝布置，進而完成DEH系統(tǒng)中控制算法的操作和運算;②操作員站：DEH系統(tǒng)中的操作員站主要指的是能夠使運行人員通過相應的操作順利完成人機接口功能的系統(tǒng)操作站。它可以是單純的系統(tǒng)操作員站，也可以兼負工程師站的相關工作，并由DEH系統(tǒng)的軟件維護人員和工程師對其進行組態(tài)，從而改變站內(nèi)的相關配置和算法操作;③交換機：DEH系統(tǒng)中的交換機即HUB，它又被稱為網(wǎng)絡交換機或者網(wǎng)絡集線器，是DEH系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡通訊的物理性接口;④電液轉(zhuǎn)換器：DEH系統(tǒng)中一項十分重要的環(huán)節(jié)就是電液轉(zhuǎn)換器的安裝和使用。它是將系統(tǒng)中收集到的電信號通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成所需要的液壓信號，并利用直流力矩馬達伺服閥（DDV閥）穩(wěn)定和順暢信號的轉(zhuǎn)換過程;⑤LVDT（位移傳感器）：是油動機行程的實時反饋系統(tǒng)，利用伺服放大器對系統(tǒng)收集到的信號進行反饋和調(diào)整，從而實現(xiàn)對DEH油動機的快速穩(wěn)定控制;⑥伺服放大器：伺服放大器實際上是DEH系統(tǒng)中控制柜的一部分，其主要功能是對油動機、DDV閥、LVDT實行一個共同的液壓伺服控制機構，進而實現(xiàn)對汽輪機組的執(zhí)行控制;⑦油動機：油動機主要是通過彈簧、凸輪、機械杠桿等同汽輪機進行連接，從而實現(xiàn)對抽汽和蒸汽等的流量控制。它是液壓控制機構的最終環(huán)節(jié)，以對控制汽輪機組的汽壓、功率、轉(zhuǎn)速等為最終的控制目標。

2 DEH常見問題故障

由于汽輪機組需要長時間不間斷運轉(zhuǎn)，所以DEH系統(tǒng)作為汽輪機組的主控系統(tǒng)也必須保持長時間的運行。雖然DEH系統(tǒng)的整體性能較為穩(wěn)定，但在較長時間的運行過程中，不可避免地會出現(xiàn)一些故障問題。常見故障問題有幾下幾種：

2.1 電液系統(tǒng)故障

在電液系統(tǒng)中，電液轉(zhuǎn)換器是較為重要的組成部分之一，它的故障頻率相對較高。較為常見的故障問題有電液轉(zhuǎn)換器的振顫幅值比減小。造成這一問題的主要原因是卡澀死區(qū)增大，即轉(zhuǎn)換器的滑閥出現(xiàn)了較大程度的卡澀;轉(zhuǎn)換器進出口壓力差升高，多表現(xiàn)為進口壓力不變、出口壓力減小，通過對其內(nèi)部機械結(jié)構進行分析發(fā)現(xiàn)，導致該問題的具體原因是漏流量增大、滑閥嚴重磨損。

2.2 油系統(tǒng)故障

由于DEH系統(tǒng)的油管路有很大一部分都安裝在汽輪機上，在機組運行的過程中會產(chǎn)生高溫和高壓蒸汽，便會使部分元件或是油管路處于高溫高壓的環(huán)境當中，隨著溫度的不斷升高，會導致油的氧化速度加快，氧化會使EH油的酸值增大，顏色變深，當酸值指標超過0.1mgKOH/g時，會導致油產(chǎn)生空氣間隔等問題。此外，當EH油含水乳化之后，極有可能造成DEH系統(tǒng)無法正常運行，嚴重時會導致汽輪機組危急遮斷系統(tǒng)故障。如危急遮斷系統(tǒng)復位之后，若是遇到危機情況，在EH油乳化的前提下，泄漏孔會被堵塞，無法將油成功泄出，從而導致主汽門與調(diào)門無法關閉，由此會引起汽輪機轉(zhuǎn)速飛升，嚴重時會造成機組損壞。

2.3 伺服系統(tǒng)故障

伺服系統(tǒng)比較常見的故障有伺服控制卡故障，受現(xiàn)場高溫和振動的影響，LVDT桿的線圈造成開路或短路，或現(xiàn)場LVDT桿安裝位置不合適，動作不順暢，造成LVDT桿磨損、變形或損壞，LVDT桿的牽引桿彎曲變形，又或伺服卡本身使用時間太長，以上情況都會引起伺服卡損壞故障，影響汽輪機的安全運行。

3 DEH系統(tǒng)故障處理措施和檢修維護

一旦DEH系統(tǒng)發(fā)生故障，便會對汽輪機組的正常運行造成影響，所以必須及時查明故障原因，并采取合理、可行的措施和方法予以消除，使系統(tǒng)在最短的時間內(nèi)恢復運行。

針對上述常見幾種問題，可采取如下方法進行處理：

①要盡可能使DEH系統(tǒng)中的各個元件尤其是管路遠離高溫區(qū)，注意設計元件的安裝位置以防止此類問題，若是設計中無法避免，則應采取高溫隔熱措施。同時可適當增加通風，借此來降低機組運行環(huán)境的溫度，若有必要，也可通過引入壓縮空氣對機組進行冷卻;②適當增強抗燃油的流動性，以此來防止死油區(qū)出現(xiàn)，并在機組停止運行后，盡可能保持DEH系統(tǒng)的油循環(huán)，這樣能夠使高溫區(qū)的油溫獲得有效降低;③對于使用工業(yè)水的冷油器，應當采用不銹鋼管進行焊接，或?qū)⒐I(yè)水改換為除鹽冷卻水。此外可通過體外循環(huán)的方式將油中的水分去除掉，以此降低EH油含水量，避免EH油乳化;④安裝和調(diào)整現(xiàn)場LVDT桿時，應盡量安裝在振動較小的位置，保證LVDT桿在閥門動作時保證暢順不卡澀，提高LVDT桿的使用壽命;⑤定期檢查主控單元狀態(tài)，操作員站顯示狀態(tài)與機柜顯示狀態(tài)是否一致，記錄工作狀態(tài)是否正常;操作員站、工程師站禁止安裝其他軟件;⑥抗燃油系統(tǒng)每周應進行一次閥門活動試驗;每天進行高壓遮斷集成塊活動試驗;機組大小修前后應做危急遮斷噴油試驗;每年整定壓力開關、低潤滑油壓遮斷器和真空遮斷器的定值等;⑦潤滑油系統(tǒng)應定期做試驗，包括閥門活動試驗、危急遮斷器噴油活動試驗、閥門嚴密性試驗、超速試驗等;定期檢查DDV閥閥芯位置;定期檢查油管路是否存在密封不嚴漏油的情況;定期檢查LVDT等活動部件的連接件是否松動;整定各壓力開關定值等。

4 結(jié)語

總而言之，在電廠生產(chǎn)中，汽輪機組是不可或缺的重要設備之一，它的運行穩(wěn)定與否直接關系到電廠或供熱動站的生產(chǎn)能效。DEH是汽輪機組的主控系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障，則有可能導致汽輪機組處于失控狀態(tài)，嚴重時會引發(fā)安全事故。為此，必須對DEH系統(tǒng)的各種故障問題予以足夠的重視，并采取有效途徑和方法在最短的時間內(nèi)消除，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，從而對汽輪機組進行有效控制。

參考文獻：

[1]王江，孫玉華.DEH數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)在CC25MW汽輪機上的應用[J].天津電力技術，2008（02）：22-24.

[2]尹靜.汽輪機數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)在化工企業(yè)自備電站中的應用[J].中國氯堿，2010（02）：26-30.

[3]萬忠海，王小波，汪飛，等.過載補汽節(jié)流配汽機組流量特性及重疊度試驗研究[J].汽輪機技術，2016，58（3）：211–214.

[4]余彪.600MW超臨界機組DEH的邏輯策略[J].電力與能源，2013，37（07）：414-415.