邱景伟
大唐辽源发电厂 吉林省 辽源市 136200
摘要：我国经济的迅速发展需要电力能源的支撑，所以保证电力供应的持续和稳定是目前电厂工作需要不断强化的一项内容。在电厂的电力供应当中，汽轮机的运行发挥着重要的作用，其故障的产生会影响电力供应，所以积极的分析汽轮机可能存在的故障并对故障进行针对性的解决现实意义重大。现代汽轮大电机组已经发展到了以计算机为核心的电液调节，简称为DEH，本文对DEH系统发生的卡涩、泄漏等现象进行故障诊断的研究，同时提出了快速进行诊断和优化的措施。
关键词：汽轮机；能源与动力工程；DEH系统；故障；处理措施
1 DEH控制系统主要功能
DEH控制系统功能可以分为基本控制和自动控制两部分，其中基本控制主要实现对转速、升速的控制以及对升负荷、负荷的控制。除此之外，基本控制还可以实现如下功能：机炉的协调控制、主汽压力低保护、负荷的快速递减、喷油试验以及超速保护等功能。自动控制主要完成对汽缸、轴系、汽封等参数的监视，能够达到应力控制与自启停的目的。
2基本原理
系统中测功、测频、控制器PID、功放和给定单元等称为电控部分；滑阀和油动机为液压控制部分；它们之间由电液转换器相连。汽轮机转速发生变化时，测频单元输出一个电压信号。测频单元是测取汽轮发电机的有功功率作为整个系统的负反馈信号，以保持转速偏差与功率变化之间的固定比例关系。PID控制器将测频、测功及给定输出信号进行运算，同时李荣功放信号加以放大以驱动电液转换器。电液转换器则是将电信号转换成液压信号起到控制作用。给定装置相当于控制系统中的同步器，由它给出电压型号去操作控制系统。
当外界负荷增加时，汽轮机转速下降，测频单元检测到转速变化，产生于转速偏差成比例的电压信号△Uf，输入到PID控制器，经PID运算后的信号输入到电液转换器，电液转换器做功对滑阀进行调节，液压油通过滑阀进入油动机底部，使油动机上行，调节阀开度增大，汽轮机功率增大至与外界负荷变化相适应。汽轮机功率增大后，测功单元检测到功率变化，输出一负电压信号△Up到PID控制器，△Up=△Uf，两者极性相反，代数和为0，控制器,给电液转换器的输出信号为0，电液转换器回原位，滑阀回原位。外界负荷减小信号输出和调节过程相反。
当蒸汽压力降低时，功率减小，测功单元输出的电压减小，PID入口仍有正电压信号存在，通过一系列转换调节阀开度增大，直到测功单元输出电压与给定电压完全抵消，系统回平衡位。
3 DEH调节系统的构成
DEH调节系统主要由五大部分构成：
1、电子控制器部分
主要包括控制计算机、I／0摸件、电源设备、通讯接口部分等，主要用于接收现场发回的信号、逻辑运算、发出指令等。
2、计算机软件部分和硬件部分
计算机软件部分包括工程师站和操作员站的控制系统软件和一些应用软件等，计算机硬件部分包括工程师站和操作员站的主机、显示器、键盘、鼠标等。主要是为热控工程师提供逻辑组态、故障分析等和为运行人员提供对控制机组运行状态、信息、监视、操作等功能。
3、执行机构部分
主要由电液伺服阀、油动机等部分组成，负责完成对控制指令的执行。
4、保护系统
包括2个OPC电磁阀和4个AST电磁阀，完成超速等故障紧急情况下对汽轮发电机组的停机保护功能。
5、高压抗燃油系统
负责为执行机构部分提供动力油，一般设有两台抗燃油泵，正常情况下1台工作、1台备用。
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4 汽轮机DEH控制系统常见故障分析
1、系统内泄漏故障
根据液压流体力学角度来看，内泄漏可以分为下面几种，并可以用下面的公式来表示：
（1）环形缝隙类：该中类型的内泄漏主要出现在换向阀、阀芯及阀体、液压活塞和缸体之间衔接的位置处，具体的泄漏量可以用下面的公式来表示：
其中P1表示缝隙内的高侧压压力，P2表示的是低侧压压力，η表示油液动力粘度，l表示楔长，h代表缝隙高度，ε代表相对偏心率，d代表圆柱面直径。
（2）楔形缝隙内发生的泄漏：这种泄漏主要是装配不合适、磨损、配合面平行度低造成的，具体的泄漏量可以用下面的公式来表示：
b表示的是和油液流向垂直的缝隙高度，h1代表的是入口位置的高度，h2表示的是缝隙出口位置的高度。
内泄漏故障的诊断难度是非常大的，系统内泄漏主要会造成阀套锐边以及阀芯的腐蚀，同时还会造成油温升高、容积损失增大，导致系统的可靠性降低。
2、操纵机构卡涩故障
DEH系统发生卡涩故障主要是由于滑块偏斜或者是受力不均所造成的，当弹簧偏心、滑阀上下出现作用力差，从而形成力偶，导致出现滑阀的倾斜，造成卡涩。一方面是因为弹簧位置问题，另外一方面是由于工艺问题，由于DEH系统当中的重型弹簧不管汽门处于调节还是关闭对系统的压力都是很大的，会造成滑块和侧壁之间出现较大卡涩力。
3、伺服阀堵塞故障
在DEH系统当中易出现堵塞的主要有五个部位，具体的设备喷嘴液流力以及阀芯运动可以用下面的公式表示：
An表示的是喷嘴面积大小，PLP表示的是喷嘴腔之间的压力差，Cdf表示的是挡板和喷嘴之间的流量系数，x0表示的是二者之间的零度距离，PS表示的是供油压力，Av表示对额是阀芯端面积，PL表示负载压力，xv表示阀芯间位移，w表示的是阀口面积梯度。
由上面的两个公式可以看出当出现阻塞的时候An及PLP就会发生异常，进而出现供油流量的减少，使得PS过低，无法对伺服阀进行有效的控制，进而出现油动机出现拒动。
5 火电厂汽轮机DEH控制系统的具体措施
1、DEH系统内泄漏故障处理措施。对于处理系统内泄漏油故障常见方法如下：一是将DEH控制系统的管道尽量远离高温区，条件允许的话可以增加隔热装置；二是保持DEH控制系统周围环境空气流通，达到降低环境温度的目的；三是提高抗燃油的流动行，尽可能的避免堵塞。四是使用除盐水对高温油进行冷却，并采用不锈钢管存放冷油器；五是在油箱中加装空气净化器，进一步去除油中的水分。一般情况下，当油酸度超过0.5mgKOH/g时，就需要重新更换新油。
2、操纵机构卡涩故障处理措施。对于系统所出现的卡涩，故障诊断的方法可以采用鲁棒诊断、补偿算法等进行，而具体的故障解决措施可以通过旋转活塞这种方式来使得液压缸轴向的摩擦力来达到降低的目的。
3、伺服阀故障处理措施。对于伺服阀故障处理，最常见也是最有效的方法就是将伺服阀与油过滤系统进行隔离，并要求要求油首先经过过滤系统，达到标准后再进入伺服阀完成相应运作。
4、UPS电源维护
定时借助红外线测温仪测量关键接线端子的实际温度，同时予以详细记录，如果有升温，要格外留心；借助万用表对电源电压进行测量，记录数据，如有波动，要格外留心；DCS系统检修或者停机阶段，及时进行切换实验，监测冗余CPU能否自动切换并处于正常工作状态；检查I/O模件，一些老化和腐蚀的电气连接件要及时更换；严格遵照电池使用规则进行充电或者是放电；对风扇进行检查，必要时进行清理，使风道能够畅通无阻。
6结语
事故猛如虎，由于事故造成的损失往往比其他原因造成的损失更大，在实际的生产过程中故障排除只是事故后的处理，而设备管理主要在于预防事故的发生。对于功频电液控制系统更需要制定详细的维护保养方法，制定合理的点检和维修标准，注重定期检查维护，利用周期性停机维护时间尽量排除隐患。
参考文献
[1]王晓鹏.浅谈汽轮机调速系统常见故障与处理技术[J].科技创业家，2013（15）.
[2]吴作根.浅谈汽轮机调速系统常见故障及解决方法[J].中国新技术新产品，2011（12）.
论文作者:邱景伟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/18
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