（神华河北国华沧东发电有限责任公司 河北沧州 061113）
摘要： LVDT的运行情况好坏与设备质量、设计施工、安装调试、逻辑设置等因素密切相关，本文通过对沧东电厂一、二期DEH系统LVDT运行情况的分析和总结，提出提高LVDT运行可靠性的方法。
关键词：LVDT；可靠性
Abstract：Operation quality and equipment quality, design, construction, installation, logic settings and other factors are closely related to the LVDT, this paper analyzes and summarizes the operation situation of Cangdong power plant DEH LVDT system, put forward methods to improve the operation reliability of LVDT.
Key Words：LVDT；reliability
1 引言
DEH系统为汽轮机数字电液控制系统，控制系统主要任务就是以计算机为核心，以高压抗燃油为执行动力，通过控制汽轮机各个进汽阀门的电液伺服阀，达到控制汽机的启动、停止、转速控制及负荷控制，达到安全稳定运行的目的。对于DEH系统来说，最终要控制的是10个调门的开度大小，即2个主汽门、4个高调门和4个中调门，来实现对机组转速、负荷、压力等重要参数的控制。因此对10个调门的控制可以直接反应整个DEH系统的完好性。
LVDT是调门控制回路中非常重要的一个环节，提高LVDT运行的可靠性能够大大提高机组的安全性，而LVDT运行情况的好坏与设备质量、设计施工、安装调试、逻辑设置等因此密切相关。
2 故障现象与原因分析
沧东电厂自投产以来，主机调门摆动现象多次出现。通过分析和研究，绝大多数故障源自于反馈回路即LVDT测量回路运行不稳定。其中有两次事件较严重：一次是#1机组GV4调节过于频繁使LVDT磨损严重，最终导致阀门突然关闭；另一次是#2机组GV2阀门摆动较大，就地EH油管路振动严重，最终EH油管路断裂，EH油压力低停机。
综合一、二期机组运行情况和历次调门故障情况，我们分析得出，如果要提高LVDT运行可靠性，必须对LVDT品质、前置器品质、信号电缆品质、控制逻辑、现场安装方式等多个方面进行深入的研究才能达到预期目的。
3 提高LVDT的品质
为解决LVDT质量不合格对主机调门摆动现象造成的影响。我们利用停机机会将LVDT全部抽芯进行了检查，结果发现大多数高调门LVDT内部都有明显的磨损痕迹，相比而言中调门和主汽门LVDT情况好一些，这是因为机组正常运行时中调门和主汽门都处于全开状态，而高调门是用来调负荷，故开关较频繁，比较容易造成内部铁芯磨损线圈的情况发生。严重情况下可能造成线圈被磨断导致反馈信号坏点，则该调门将不再受控了。针对这个问题，我们的做法是：首先将LVDT的供货厂家改为无锡河埒公司，因为该公司对LVDT的六根导线有较好的制作工艺和屏蔽方法；其次，我们对现场LVDT的安装工艺做了重点要求，每次必须使用水平尺进行安装，保证调门安装时不发生前后或左右的偏斜，不会导致铁芯和线圈的磨损情况发生；再次，编制了LVDT更换台账，同时制定了LVDT更换周期，要求保证在一个规定周期内，LVDT至少要更换一次。
4 提高前置器的品质
为解决前置放大器质量不好对主机调门摆动现象造成的影响，特对台山、宁海等其它选用同类型DEH系统的电厂进行了一次调研。调研发现，和我们一样，其它电厂也受相同或相似问题的困扰，然而经过无锡河埒厂家改造后，效果较原来有了明显的改观。带着这个重要消息，我们联系了河埒厂家，购买了一块前置放大器做试验。结果证明，效果比预期的要好很多（见下图）。于是利用一期两台机组的停机检修机会，我们将全部前置放大器进行了更换，绝大多数的调门摆动现象都已经消失。以前摆动情况较大调门的也有了较明显的好转。
5 提高信号电缆的品质
为了解决电缆绝缘不合格对主机调门摆动现象造成的影响，我们针对几个摆动情况未得到根治的阀门进行了电缆测绝缘处理。检查发现#1机组的IV1的电缆接地电阻只有250kΩ左右，而其它电缆接地都是MΩ级的测量值，因此怀疑电缆接线有问题。#1机组检修时，经过认真检查，发现就地接线箱内电缆有中间接头，该接头是电建因电缆不够长而做的，制作工艺极差，很容易发生虚接现象，于是我们增加中间端子排进行了整改，整改过后的IV1再没有摆动现象发生。#2机组的GV2是另外一个长久未解决的问题，通过先后更换伺服阀、前置放大器、LVDT均未产生好的效果。以后，利用#2机组停机机会，我们更换了一根分屏+总屏的电缆，并对电缆接地做了认真的处理。后续观察发现，该阀门没有再发生过摆动。
6 单支LVDT与双支LVDT运行情况比较研究
沧东电厂一期为上海汽轮机厂亚临界汽轮机，调门设计为单支LVDT。二期为哈尔滨汽轮机厂超临界汽轮机，调门设计为双支LVDT。通过几年的运行情况我们得出结论双支LVDT从安全性上优于单支LVDT，原因如下：
1）在顺序阀投入情况下，有些高调门动作频繁，一期机组曾经出现过LVDT初级线圈或次级线圈被铁芯磨断事件。当反馈信号故障后，调门要么全开要么全关，但无论哪一种情况发生，都会对机组的压力和负荷造成很大的影响，如果调节系统相应慢或运行人员干预不及时，则很可能造成停机事件。而二期LVDT为双支设计，故障LVDT会自动被系统切除，不会对机组的安全造成影响。
2）机组运行过程中，如果发现某个调门LVDT运行不正常需要在线更换时，双支LVDT的优越性更能得到体现。检修人员将故障LVDT切至“检修”模式即可进行处理。而单支LVDT则必须将顺序阀切为单阀方式，关闭阀门后才能处理，这对机组的经济性和安全性都是一个考验。
综合以上情况，沧东电厂计划将一期调门全部改造为单支LVDT，本项目将在一期通流改造过程中实施。
7 双支LVDT控制逻辑优化
主机调门的控制方式为闭环控制，将阀门指令与反馈之间的差值送入纯比例调节器进行运算，得到一个-30—30mA的电流送入伺服阀进行调节。因此LVDT反馈就成为一个非常重要的信号。如果现场使用的是双支LVDT，那么就存在一个问题，哪支LVDT才应该被选中呢？通过调研和了解，目前主流的两种反馈逻辑选择是选大方式和选与指令接近方式。两种方式各有利弊。
反馈选大方式主要是考虑到安全性，当其中一支LVDT反馈信号变大后，根据闭环运算调门会向关方向运行，机组运行过程中，向关方向运行比向开方向运行要相对安全一些。反馈选与指令接近方式主要是考虑到稳定性，当其中一支LVDT反馈信号发生突变后，根据取接近的原则，该信号会被切除。通过此种方式保证阀门控制的稳定性。
从现象上看，反馈取与指令接近方式更合理一些，但也曾经出现过故障。2014年台山电厂4号机组GV4的LVDT1位移传感器的铁芯在靠近锁母的底部螺纹段应力集中处断裂，断裂后的LVDT铁芯并未脱落，仍挂在原线圈内部，随阀门开关及振动影响跳动，调阀指令一直跟踪选择故障的LVDT，故障LVDT由于松脱受振动影响跳动，导致GV4调阀出现较高频率波动。在顺序阀方式下，最终导致1、2、3瓦振动升高，机组振动大保护动作跳机。
沧东电厂二期使用的逻辑为同向选接近，异向选大，此种逻辑设置能够兼顾安全性和稳定性，对某一支LVDT故障不动或反馈振荡情况都能起到保护作用。同时还设置了指令与阀位反馈偏差大、双支LVDT反馈偏差大时的报警，提醒运行和检修人员注意，及时进行LVDT的更换。
8 增加万向节连接结构
调门的正常工作是机组正常运行的前提，调门LVDT作为高压调门闭环工作的反馈输入，直接决定着高压调门的动作与调节能力能否满足机组的调节需要。LVDT作为高压调门的反馈机构，其工作环境较恶劣，尤其是要承受就地阀门的高频振动、高温辐射等，控制系统引起的阀杆抖动，以及频繁的频率和负荷调节（一次调频、AGC）都会引起铁芯杆与线圈发生摩擦，并使得LVDT铁芯杆和连接横杆经受来自不同方向力的作用。日积月累，将造成LVDT铁芯杆和线圈严重磨损，甚至铁芯杆和连接横杆疲劳断裂；若将连接横杆同时作为高压调门防转杆使用，将会增大连接横杆发生断裂的危险。LVDT机械磨损、断裂、老化故障等现象时有发生，当LVDT故障时必然影响到机组阀门的正常工作状态。为防止LVDT由于安装原因和长期调节原因造成的铁芯与线圈磨损，必须在连接环节中加装万向节。
沧东电厂一、二期机组原设计都没有万向节结构，运行过程中曾经出现过铁芯将测量线圈磨断的事件，造成阀门关闭。分析原因主要有以下两方面：一是安装工艺不够规范，LVDT铁芯的运动轨迹与LVDT线圈内孔不同心，甚至两者严重受力；二是当汽轮机阀门振动大时，也会加剧LVDT线圈和铁芯的磨损。为防止此类事件再次发生，每次机组检修时都更换新的LVDT。后来二期机组高调门增加了万向节，从检修时检查的情况看，铁芯磨损现象再也没有发生过，可见增加万向节对于LVDT稳定运行起到了非常重要的作用。
9 高温对LVDT的影响
温度对LVDT的影响不容忽视。LVDT在正常工作时温度不宜过高，但有时候保温不严或门杆漏汽时LVDT受影响外壳温度达到100多度，此时反馈会有变大的趋势，根据阀门的闭环运算，阀门将会向关方向运动。此类现象沧东电厂曾经多次出现，因此必须对保温的工艺和门杆漏汽现象提高重视程度。而且LVDT或接线盒在阀门辐射热的高温环境下，也会加速LVDT的元件及接线的老化速度。
10 总结
LVDT可靠性是一个长期困扰行业的难题，而且这并不是一个单方面的问题，而是多个方面互相干扰，共同作用的结果。解决这个问题必须在设计、施工、安装、维护上共同努力才能取得效果。
沧东电厂这几年来一直深入研究LVDT的运行稳定性的问题，通过分析、研究和改造也解决了不少的问题，也总结了很多的经验。后续，我们将继续从提高LVDT可靠性方面做更加细致的工作，确保机组的安全稳定运行。
参考文献
[1]庞明海;陈辉’张亚强.600MW机组高调阀LVDT可靠性改造的研究.北京电力高等专科学校学报.2011.
[2]王刚;孙平.600MW机组高调阀LVDT可靠性治理研讨会纪要.神华能源.2007.
作者简介
安琪（1981.10—），男，2004年毕业于华北电力大学计算机科学与技术专业，本科，学士学位。神华河北国华沧东发电有限责任公司，维护部，热工专业协管。
论文作者:安琪
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/4/6
标签：调门论文; 机组论文; 阀门论文; 反馈论文; 情况论文; 线圈论文; 铁芯论文; 《电力设备》2017年第2期论文;