電廠DEH系統(tǒng)常見故障分析與處理

殷海峰 徐秋昀 鄧楊

摘要：針對華能南通電廠二期2臺機(jī)組DEH控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的一些常見故障，對其產(chǎn)生的原因進(jìn)行了深入分析，并提出了相應(yīng)的解決方案，為后期機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

關(guān)鍵詞：OVATION;DEH系統(tǒng);LVDT;伺服閥;故障分析

0 引言

DEH（Digital Electro-Hydraulic Control）系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于大型火電機(jī)組的汽輪機(jī)控制中，使汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行操作簡單化。DEH系統(tǒng)能否可靠投運(yùn)直接關(guān)系到機(jī)組能否安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，如何使DEH系統(tǒng)的控制功能更加完善，從而保證機(jī)組的安全、可靠運(yùn)行是需要不斷探討的問題[1]。

1 DEH系統(tǒng)簡介

DEH系統(tǒng)是由電氣敏感元件、數(shù)字電路、液壓放大元件及液壓伺服機(jī)構(gòu)構(gòu)成的汽輪機(jī)控制系統(tǒng)，其主要作用是通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥門開度來控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速。

OVATION系統(tǒng)專用液壓伺服VP卡接受LVDT的交流差壓信號，并將其轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的調(diào)門開度反饋;CPU根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷指令計(jì)算出大機(jī)調(diào)門開度指令;VP卡通過OVATION總線獲取大機(jī)調(diào)門開度指令，再根據(jù)調(diào)門開度指令與反饋，輸出控制電流驅(qū)動伺服閥，從而實(shí)現(xiàn)大機(jī)調(diào)門的控制功能，這個過程可以理解為一個單回路閉環(huán)控制。

2 DEH系統(tǒng)故障分析及解決方法

2.1? ? LVDT故障及解決方法

在所有DEH系統(tǒng)故障中，LVDT故障出現(xiàn)頻率最高，常見故障有兩種：一種是軟鐵芯故障，另一種是線圈故障。

LVDT軟鐵芯結(jié)構(gòu)簡單，很少出現(xiàn)因其自身磨損嚴(yán)重而導(dǎo)致的LVDT故障，問題往往更多出在鐵芯與閥桿連接件之間，尤其是萬向節(jié)磨損問題。LVDT線圈筒固定在閥門本體上，鐵芯通過萬向節(jié)與調(diào)門閥桿相連，并隨閥桿上下移動。萬向節(jié)屬于活動構(gòu)造，日常磨損在所難免。惡劣的現(xiàn)場工作環(huán)境（溫度高、振動大）加劇了萬向節(jié)的磨損，進(jìn)一步縮短了其使用壽命[2]。萬向節(jié)輕微磨損時，LVDT反饋只是存在一定偏差，導(dǎo)致調(diào)節(jié)上出現(xiàn)微弱滯后;萬向節(jié)磨損嚴(yán)重時，鐵芯直接滑落，導(dǎo)致LVDT反饋信號質(zhì)量變差，進(jìn)一步引發(fā)調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障。

LVDT線圈筒大體有3層：最外層為金屬保護(hù)層，中間層為絕緣填充物，最內(nèi)層為線圈銅絲。其中，與鐵芯接觸側(cè)的金屬保護(hù)層較線圈筒外側(cè)的金屬保護(hù)層略薄。絕緣填充層的作用是防止線圈與外殼接地。正常情況下，最內(nèi)層線圈很少出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。但是，當(dāng)鐵芯中心與線圈筒中心偏差很大，兩者長期處于碰磨狀態(tài)時，LVDT線圈還是會出現(xiàn)磨損情況。華能南通電廠二期機(jī)組使用的LVDT為無錫河埒六線制的LVDT，其筒孔徑約6.8 mm，LVDT軟鐵芯直徑為5 mm，鐵芯與線圈筒內(nèi)壁靜態(tài)距離為0.9 mm。當(dāng)線圈筒磨損約3 mm時，會磨損到內(nèi)部線圈，造成LVDT反饋故障，影響DEH系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能。

針對上述故障問題，首先，加強(qiáng)設(shè)備巡檢，及時發(fā)現(xiàn)問題并更換出現(xiàn)故障的LVDT是最主要的解決方法。其次，提高檢修工藝，LVDT安裝時盡量確保鐵芯和線圈筒在閥門全行程中保持同心，避免萬向節(jié)頻繁調(diào)整方向，加劇磨損。最后，給萬向節(jié)加裝扎絲進(jìn)行固定，以免LVDT鐵芯滑落。第四，改善機(jī)組振動情況。

2.2? ? 伺服閥故障及解決方法

華能南通電廠多年來的故障統(tǒng)計(jì)顯示，在伺服閥常見故障中，“卡、堵、內(nèi)漏大”占了總故障數(shù)的近90%，力矩馬達(dá)線圈缺陷約占總故障數(shù)的5%，零偏不穩(wěn)同樣約占總故障數(shù)的5%。

伺服閥的“卡、堵、內(nèi)漏大”問題本質(zhì)上是油質(zhì)問題[3]。電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)通常使用的抗燃油是一種合成磷酸酯物質(zhì)。該物質(zhì)長期使用后容易老化，導(dǎo)致其污染顆粒增多、酸度變高、電阻率降低[4]。伺服閥是一個非常精密的設(shè)備，對抗燃油的清潔度以及酸度要求很高。當(dāng)抗燃油內(nèi)污染顆粒變多時，伺服閥容易堵塞或卡澀。污染顆粒還會對閥芯造成持久磨損，導(dǎo)致內(nèi)漏加劇。當(dāng)酸度變高時，伺服閥閥芯及閥套銳邊就會受到抗燃油的腐蝕，從而進(jìn)一步加劇伺服閥內(nèi)漏。

力矩馬達(dá)線圈故障多是由制造水平或檢修工藝不到位而造成的。其導(dǎo)致的結(jié)果是驅(qū)動電流消失、伺服閥不動作。零偏不穩(wěn)是由于零偏彈簧疲勞引起的，其具體表現(xiàn)是零偏電流減小或增大。

針對上述故障，首先，加強(qiáng)油質(zhì)管理，嚴(yán)格遵守油質(zhì)化驗(yàn)周期，把控好抗燃油進(jìn)貨渠道[5]，每次添加的抗燃油都需先行過濾。同時，在抗燃油系統(tǒng)中安裝油質(zhì)在線再生裝置。其次，伺服閥不能長時間連續(xù)使用，需要定期使用專業(yè)設(shè)備進(jìn)行清洗及檢測，確保其始終保持在最佳工作狀態(tài)[5]。最后，優(yōu)化相關(guān)報(bào)警設(shè)置，如通過力矩馬達(dá)線圈驅(qū)動電壓監(jiān)視線圈是否開路或短路，通過零偏電流的變化判斷零偏彈簧是否不穩(wěn)。

2.3? ? VP卡故障及解決方法

VP卡即OVATION閥位定位模塊，其故障多由外部設(shè)備引起。VP卡自身常見故障有兩種：一種是電子元件老化，另一種是固件版本與硬件配置不符。

（1）卡件電子元件老化一般是由于卡件使用壽命到期引起的，但是非正常斷電、過多的熱插拔、散熱不佳等原因也會加快電子元件老化，導(dǎo)致使用壽命縮短。這類故障引起的現(xiàn)象不可一概而論，具體類型可以通過閥位定值模塊的診斷LED（表1）進(jìn)行初步判斷，定向逐步排查。

（2）固件版本與硬件配置不符通常出現(xiàn)在錯誤的版本升級過程中。2018年，華能南通電廠利用檢修期間，邀請艾默生技術(shù)人員到廠對#4機(jī)組VP卡進(jìn)行固件升級，以解決VP卡運(yùn)行過程中過熱的問題。但是在固件升級后，出現(xiàn)調(diào)門閥位校準(zhǔn)不通過以及LVDT反饋大幅晃動等問題。后經(jīng)過與美國艾默生總部技術(shù)人員溝通，確認(rèn)該故障是由于固件版本與硬件版本沖突所致。本次固件升級版本需要VP卡硬件版本（EID index）為*.50.*之后的版本。但是，華能南通電廠#4機(jī)組DCS系統(tǒng)是2013年改造的，VP卡硬件版本都為*.49.*版本，不兼容該固件版本，對此解決的辦法只有更換最新的硬件配置VP卡，或者將老卡返廠固件還原。

針對上述故障，解決方法主要還是加強(qiáng)平時的卡件管理維護(hù)，定期進(jìn)行卡件積灰吹掃，在檢修維護(hù)過程中盡量避免對卡件的熱插拔和非正常斷電。

3 結(jié)語

本文列舉了電廠DEH系統(tǒng)中幾種常見的故障，對其產(chǎn)生的原因進(jìn)行了深入分析，同時提出了相應(yīng)的故障處理與預(yù)防措施。需要注意的是，在線處理DEH系統(tǒng)故障時，必須將對應(yīng)故障調(diào)門進(jìn)行徹底隔離，防止故障處理過程中調(diào)門誤動，造成系統(tǒng)擾動。目前，華能南通電廠二期機(jī)組DEH系統(tǒng)各類故障已經(jīng)得到了有效控制，提高了整體系統(tǒng)的運(yùn)行安全性、可靠性和自動化水平。

[參考文獻(xiàn)]

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[3] 王永紅，黃其頂.DEH系統(tǒng)的典型故障及處理[J].浙江電力，2005（1）：65-68.

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[5] 王勇.大型汽輪機(jī)組DEH系統(tǒng)電液伺服閥的應(yīng)用及維護(hù)[J].江西電力，2005（5）：8-9.

收稿日期：2020-06-22

作者簡介：殷海峰（1988—），男，江蘇泰州人，工程師，研究方向：網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)。