摘要：针对某热电厂#1机投供热时中调门突然大幅度关小且之后阀门再也无法全开的问题，分析原因发现VPC卡内LVDT满度电压设置严重偏小，通过在线修改VPC卡内LVDT满度电压值，可将阀门逐步开大。另外，就中调门如何能自行开大进行试验分析，推断因中调门可调节流阀异常所致。
关键词：汽轮机；中调门；VPC卡；DDV阀；阀门静态调试
1概况
1.1机组概况
某热电厂安装2台100MW热电联产机组，哈汽厂一次调节单抽汽式汽轮机，额定功率：110MW，最大进汽量：420t/h，额定抽汽量：200t/h，额定抽汽压力：0.981MPa。
汽轮机高压转子第11级叶轮后设供热抽汽回转隔板，该抽汽回转隔板暨中调门，该门全关时仍保证30%的蒸汽进入凝汽器。
1.2电调控制系统原理
中调门控制采用上海新华DEH－ⅢA型数字低压纯电调控制系统，电液转换装置采用MOOG公司直接驱动式伺服阀即DDV（英文名字）阀。
伺服控制系统由智能型阀门伺服控制卡（含VPC卡及VPC-TB端子板）、伺服阀（DDV）、油动机、LVDT等构成。DCS阀位指令和OFFSET信号求和，通过智能型阀门伺服控制卡输出±10mA信号控制伺服阀（DDV），由伺服阀将电信号转换成控制油压信号，该油压送入油动机控制油动机位移，当LVTD1/2高选值（电压信号）和DPU阀位指令（电压信号）相等时阀门停止运动，形成闭环控制回路。中调门零位电压、满度电压等参数保存在VPC卡内。
电调控制系统在油动机的脉动油路上设置可调节流阀（OFFSET），用以调整油动机的错油门偏置，使当DDV阀失电时，油动机能自动关闭。
2中调门突变过程
2017年9月20日4点左右，#1机组启动，机组挂闸后中调门未按逻辑要求全开，仍在全关位置，强制DCS开度指令也无法开启阀门。在就地操作中调门可调节流阀，中调门可正常开关且无卡涩。检修人员怀疑DDV阀阀芯卡死，于9月20日5：29分更换DDV阀后进行阀门静态调试，开环控制时中调门操作正常，但切换至闭环控制后，中调门仍然无法开启，经查DEH控制方式处于“手动”状态，切至“自动”状态后中调门自动全开，5：55分检修人员在工程师站2次全行程操作阀门后认为设备恢复正常，中调门显示全开状态。之后机组冲转直至并网，运行人员未发现中调门存在异常情况。
9月20日17点51分，汽机主蒸汽流量360 t/h，运行操作中调门对外供汽，据运行人员反映，中调门突然从全开位置127mm（开度100%）大幅度关小。经查询历史，DCS系统发出关小中调门指令（从100%降为97.8%），阀门开度降为99%，之后将中调门指令调回100%，阀门开度回升至100%。在此过程中，供汽流量最高升至122.8t/h，稳定后回落至90t/h，三段抽汽压力从0.72MPa最高上升至1.42MPa，稳定后回落至1.04MPa。
9月20日19时19分，汽机主蒸汽流量336 t/h，运行人员试验关小中调门，输出指令85.7%，DCS显示开度87.1%，运行人员现场观察到阀门关小至31mm（开度24%），阀门供汽流量由90 t/h升至127 t/h，之后运行人员将指令调回100%，阀门显示开度99%，现场开度升至36mm（开度28%），供汽流量并未明显减少。
3故障原因分析
分析上述过程，发现以下问题：
3.1DEH控制方式为何由“自动”转为“手动”状态？
DEH控制方式手/自动切换条件：当转速故障、功率故障、强制手动、VPC卡故障或通讯故障时切为“手动”。
正常情况下，机组运行或停机时DEH控制方式都处在“自动”状态，当切换到“手动”状态时，汽轮机高调门、中调门处在开环控制状态，不接受DCS指令。该热电厂的电调控制系统由于OPC卡低频滤波能力不足，在低转速盘车时容易出现几百转的虚假转速，引发OPC故障报警（等同转速故障），从而导致DEH控制方式自行切换到“手动”状态。结论：虚假转速导致DEH系统由“自动”转为“手动”状态.
3.2投供汽时，中调门是否如运行描述是从全开位置大幅度关小？
查询事发当日17点50分（投供汽前）、17点56分（投供汽后）以及某日19点32分（未投供汽）的机组参数进行对比，见下表1所示：
其中，三段抽汽压力为中压旋转隔板前压力。从上表可知，特别是三段抽汽压力的对比可以确认：中调门在机组投供汽前开度大于75%，与运行人员所说的全开位置相吻合。结论：中调门在投供汽前确实在全开位置。
3.3导致中调门突然关小且无法再全开的直接原因？
从中调门伺服系统工作原理分析故障原因：通过运行人员的关小中调门试验（9月20日19时19分）可知中调门能关小，也能小幅度开启，这说明电调控制系统闭环控制回路没有完全失灵，可基本排除VPC卡失灵的可能性，同时LVDT的反馈值也能线性变化，只是最大行程变小，证明LVDT也不是故障源。
由于开机期间更换过DDV阀，推测阀门静态调试存在问题，在线读取阀门控制卡（VCC卡）内数据并与以往历史数据对比，详见表2：
表2 VPC卡在线数据与历史数据对比
由上表可见，在线数据的零位电压变化幅度很小，而满度电压大幅减小，说明阀门最大行程被人为减小，阀门因此无法全开，由此可以确定阀门静态调试出错。结论：阀门静态调试出错。
4故障影响及处理办法
保持现有运行方式且供汽流量大于120t/h，机组运行基本不受影响，机组停机时也可通过减少负荷从而逐步减少供汽量，直至退出供汽，同时也不影响紧急停机。当外部所需供汽流量小于120t/h时，机组运行存在较大的风险隐患，运行人员无法通过开启中调门来减小供汽流量，只能通过减少机组负荷来减小供汽量，这将带来环保参数超标及锅炉稳燃风险加大的问题。当供汽量减为0t/h时，机组运行的安全性受到极大影响。从检修作业安全性考虑，停机后重做阀门静态调试最为安全，但鉴于机组刚开机且顶峰运行，最好能在运行中处理。
分析VPC卡原理（详见图1），原理图中的“偏置”对应VPC卡的LVDT零位电压，“比例”对应VPC卡的LVDT满度电压。理论上，保持LVDT零位电压不变，修改LVDT满度电压相当于改变LVDT信号换算比例，从而改变“智能选择”模块输出信号，在DCS指令（电压值）保持不变的情况下，二者的计算差值变大，该差值通过PID运算等后续步骤输出新的DDV阀指令，最终改变中调门实际开度。
图1 VPC卡原理图
5处理过程及结果
通过中调门调试软件（VPCDBG.EXE）缓慢增大LVDT1、LVDT2满度电压值从而开启汽机中压调门，每次先调整LVDT2满度，然后调整LVDT1满度，共23轮修改后阀门全开，其中，1-7和17-21轮是调整LVDT1满度后阀门开度发生变化，其余是调整LVDT2满度后阀门开度发生变化，详见表3。
修改LVDT电压后，对供汽投切及满负荷供热试验，结果均正常，除线性度略有变化外阀门特性基本恢复，调整过程（部分）曲线详见图2。由图、表可知，在某些区间段，阀位开度与LVDT电压值之间的线性度欠佳，阀门流量特性也不均匀，突变量较大大，调整过程中要加倍小心。
图2 调整过程（部分）
6停机试验
停机后，试验中调门挂闸后能否自动开大并分析原因。
在不改变任何现场设备，将阀门满度电压值设置为：LVDT1满度2.0V，LVDT2满度2.1V。机组挂闸后，中调门指令输出100%，DCS反馈显示100%，现场开度30mm。无任何操作，1小时后阀门自动开大至63mm。
由中调门伺服系统工作原理可知：DCS阀位指令不变、LVDT反馈电压值上升、DDV阀阀芯位置未明显变化，则OFFSET信号必然变大。OFFSET信号对应中调门可调节流阀。据此，推断可调节流阀存在堵塞或其它异常情况，导致泄油量减少、脉动油压升高。
经确认，现场的可调节流阀确实存在故障，9月20日阀门静态调试时可调节流阀密封圈被损坏，存在漏油现象，之后机务人员用密封材料封堵漏油处，泄漏量减少，据此可证实推断正确。试验完毕后，更换可调节流阀并严格按操作步骤完成阀门静态调试，中调门彻底恢复正常。
结论：可调节流阀密封圈破损是导致中调门能自动开大的原因。
7结束语
本次故障由虚假转速诱发，因检修人员检修工艺不严谨而产生，最后因可调节流阀密封圈破损而复杂化。本次教训再次体现汽轮机调门静态调试工作的重要性，需严肃对待。实际工作中，调试前准备工作最容易被忽视，如：油温未达到要求、阀门控制方式不正确，这会引发挂闸后盘车脱扣、中调门不能自动全开等故障，调试过程中也要严格按步骤进行，按钮操作速度过快也是引发故障的重要原因。
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论文作者:李林
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/8
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