摘要：本文主要分析汽轮机调门的热工设备在运行中可能会出现的哪些故障，通过模拟故障，观察阀门的动作情况，根据现象提出相应的在线处理故障的方法，,为类似问题的解决提供技术参考与借鉴。
关键词：汽轮机调门；热工故障；模拟；现象；在线处理
1、引言
本文针对的是东方汽轮机有限公司生产的660MW超超临界机组汽轮机调门，控制系统硬件采用西屋公司最新开发成功的具有世界先进水平的OVATION系统，用于测量调门反馈的元件为无锡市河埒传感器有限公司生产的差动变压器LVDT。OVATION DEH系统的VP卡件和无锡河埒的LVDT具有产品质量成熟、控制性能良好、测量精度高等特点，但不可避免在正常运行中出现一些问题和故障。汽轮机的调门是DEH系统的最重要的组成部分，特别是高调门，其运行的稳定性、可靠性直接关系着汽轮机的安全运行。近几年来，关于热工设备故障导致汽轮机异常甚至跳闸时有发生，例如 VP卡件故障导致高调关闭机组振动增大，LVDT连接杆脱落导致EH油压波动而机组跳闸等。因此，研究汽轮机调门可能发生的热工设备故障很有必要，可以为在线处理故障提供技术支持，减少处理时间，保障机组的安全运行。
2、东汽660MW超超临界机组DEH系统的简介
东汽660MW超超临界机组DEH系统的主要设备有2个主汽门、2个中主门，4个高调、2个中调，所有汽轮机阀门都是向上为开启。两个主汽门带着4个高调，两个中主门分别带着一个中调，其中高主1、中主都是是开关型执行机构，高主门2、高调和中调是控制型执行机构。开关型执行机构上配有一个快关电磁阀和一个试验电磁阀，控制型执行机构上配有一个电液伺服阀和一个试验电磁阀。正常运行时，快关电磁阀将AST油引入油缸底部和插装阀，插装阀控制EH油的通入，电液伺服阀接受VP卡的信号控制EH油进出油缸，从而控制阀门加大或者减少进汽量。当紧急情况时，快关电磁阀动作，插装阀截止EH油通入，油缸底部膜片受弹簧作用回位，汽轮机调门快速关闭。、每个汽轮机调门都有一块独立的VP卡控制，VP卡给LVDT初级线圈供电，并接受次级线圈的反馈电压， VP卡接受来自DEH控制系统的阀位输出指令，经过自身内部的闭环控制，输出两路指令送给电液伺服阀。
2.1 VP卡件介绍
阀门管理输出的阀门开度指令，经过数/模（D/A）转换引入比较器，由于采用断流式错油门控制油动机的进油或排油，将阀位反馈信号也引入比较器，与阀门开度指令相比较，其差值输入功率放大器进行功率放大。若阀位反馈信号与阀门开度指令不相等，则输出差值信号至电液转换器，控制油动机改变阀门开度。当两者相等时，断流式错油门返回关断位置，切断油动机的油路，阀门开度与开度指令一致。
2.2线性差动位移变送器（LVDT）原理
LVDT的作用是把油动机活塞的位移（代表汽阀的开度）转换成电压信号，反馈到伺服放大器前。在外壳中有3个线圈绕组，一个是一次侧绕组，缠绕在芯杆上，供给交流电源；在外壳中心点的两侧各绕有一个相同的二次线圈绕组，这两个绕组反向连接；因此，二次绕组的净输出是两绕组感应电动势之差值。当铁芯上的绕组处于中间位置时，两个二次绕组的感应电动势相等，变送器输出的电压信号为零。当铁芯与绕组有相对位移，二次绕组的感应电动势经整形滤波后，转变为铁芯与绕组间相对位移的电压信号输出。
3、汽轮机调门可能出现的热工故障
汽轮机调门在正常运行中可能出现的故障有：LVDT故障，2、VP卡故障，3、伺服阀线圈断开。
3.1 LVDT故障
汽轮机挂闸建立AST油压，这个时候阀门具备开启条件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆2将阀门指令给到50%，VP卡件作用伺服阀将阀门开展到50%，稳定后，将人员分成三组，DCS组、就地阀门组、卡件组，按照实验方案进行模拟，当断开初级线圈接线时，阀门以一定的速率慢慢关闭，VP卡件无报警，过一段时间后CONTINGCY灯变红，DCS指令为50%，反馈为52%，都是GOOD；当断开次级线圈B接线时，阀门以一定的速率慢慢关闭，VP卡件无报警，过一段时间后CONTINGCY灯变红，DCS指令为50%，反馈为77.13%，都是GOOD；当断开次级线圈A接线时，阀门以一定的速率慢慢打开，VP卡件无报警，过一段时间后CONTINGCY灯变红，DCS指令为50%，反馈为17.05%，都是GOOD；当两个次级线圈接线都断开时（先断开A，再断开B），阀门先以一定的速率打开，然后以一定的速率关闭，VP卡件无报警，出现两次CONTINGCY灯变红，DCS指令为50%，反馈为先变成17.05%，然后变成52%，都是GOOD。
3.3 LVDT连接杆脱落实验
将阀门开度开到8%，拔除连接杆的插销。观察现象，就地阀门以一定的速率打开，VP卡无报警，DCS显示的反馈值为-4.5%。EH油压无波动，当指令给到-5%时，阀门开始以一定的速率关闭。
3.4 伺服阀线圈断开实验
将阀门开度开到50%，在VP卡件处按照实验方案拆除伺服阀线圈的接线，当分别断开线圈1和线圈2接线时，就地阀门无动作，VP卡件无报警，SERVO OK灯灭，DCS指令和反馈一致。当同时断开两个线圈接线时，阀门缓慢关闭，VP卡P1灯灭，CONTING CY灯亮，阀门指令为50%不变，反馈慢慢关到0%。
3.5 卡件故障实验。
阀门开到50%，将阀门的VP卡件拔除。现象为：就地阀门慢慢关闭，DCS显示处于LOCAL本地状态。
3.6试验结果总结
从以上实验现象可以得出，LVDT故障时，DCS阀位不会显示坏点，VP卡会根据当前测得的反馈来控制阀门打开或者关闭，从而实现闭环控制。LVDT连接杆脱落只会将阀门打开。伺服阀线圈只要有一对线圈正常，调门就不会动作。伺服阀线圈全部断开或者VP卡件故障会把阀门关闭。
4、处理方案
4.1 VP卡件故障
1、将故障阀门由自动切为手动，阀位指令设定为0。2、隔离故障卡件对应的调门EH油压，使阀门对应的快关电磁阀带电1～2s，卸掉阀门残余的EH油压。3、调出DCS该门的阀门整定画面，点击整定画面内的upload，将VP卡的参数从VP卡内读入数据库，并对其进行拷贝保存。4、拔出故障卡件，用万用表的电阻档测量LVDT和伺服阀线圈的电阻是否正常，用500V的摇表测量LVDT和伺服阀对地的绝缘是否正常，确认正常后方可更换VP卡件，VP卡件上电完成要查看卡件的指示灯的是否正确，在DCS上将阀门切为手动方式。5、核对整定画面内的VP卡参数是否与保存的参数一致，如果一致，点击download，将数据库的VP卡参数下装到VP卡内，完成后再点击upload，再次核对VP卡参数。6、确认正确后，恢复措施。
4.2 LVDT故障
1、将故障阀门由自动切为手动，如果阀门是打开状态，手动设定阀位指令提高到显示的反馈值之上，阀门将会关闭。2、隔离故障调门的EH油压，使阀门对应的快关电磁阀带电1～2s，卸掉阀门残余的EH油压。3、调出DCS该门的阀门整定画面，点击整定画面内的upload，将VP卡的参数从VP卡内读入数据库，并对其进行拷贝保存。4、对全关下故障的LVDT芯杆和线圈外壳固定处做好标记，新的LVDT必须按照故障的LVDT标记进行安装。由于东汽机组660MW超超临界调门无法进行隔离，无法完成阀门在线整定工作，所以做的标记必须准确可靠，尽可能保障安装完成的LVDT能直接使用。5、恢复措施。
5、结束语
汽轮机调门的准确动作，对于汽轮机的安全稳定起着决定性作用，而VP卡和LVDT作为调门的重要控制部件，其可靠性不言而喻。但在长期运行中，LVDT由于机械振动、摩擦和安装工艺不规范极易出现故障，VP卡件作为一种电子器件，也容易受到电子间环境等条件的影响出现故障。因此研究VP卡和LVDT故障后调门的动作现象以及故障处理办法很有必要，这能提供正常运行出现和解决问题的依据，尽快恢复调门的正常运行。
参考文献
[1]汽轮机数字电液控制系统说明书. 东方汽轮机有限公司
[2]Ovation输入输出卡件硬件参考手册OS160_1150
[3]胡念苏.汽轮机设备及系统.中国电力出版社
论文作者:李鹏飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/13
标签：阀门论文; 调门论文; 汽轮机论文; 故障论文; 绕组论文; 指令论文; 线圈论文; 《电力设备》2017年第31期论文;