1.綜述

浙江華能長興電廠#5機(jī)系上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N125-/535/535型超高壓、中間再熱凝汽式汽輪機(jī)，于1992年8月安裝投產(chǎn)發(fā)電。原#5汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)為全液壓調(diào)速系統(tǒng)，于2001年5月至6月運(yùn)用新華控制工程公司的DEH-ⅢA型高壓抗燃油純電調(diào)控制系統(tǒng)對(duì)原調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了改造。機(jī)組控制系統(tǒng)改造后，自動(dòng)化程度得到了很大的提高，系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間快，控制精度高。但從2002年2月至6月，#3高調(diào)門LVDT共斷裂了5根，2002年5月還發(fā)生了高調(diào)門在特定位置的晃動(dòng)現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅了機(jī)組的安全運(yùn)行。

2.#5機(jī)高壓調(diào)門晃動(dòng)及#3高壓調(diào)門LVDT斷裂現(xiàn)象簡述

2002年2月2日22：37分左右，#5機(jī)出力125MW，協(xié)調(diào)控制，#3高調(diào)門LVDT2信號(hào)由0V突升至4.04Vzui大值，VCC卡高選，致使4.04V故障信號(hào)被輸入伺服閥與當(dāng)時(shí)的控制指令相比較，伺服閥輸出迫使#3調(diào)門迅速關(guān)閉，負(fù)荷跌至115MW后，因機(jī)組實(shí)際所帶負(fù)荷與目標(biāo)值之間存在偏差，DEH軟件經(jīng)運(yùn)算后，在#3調(diào)門已虛假開啟的情況下，開啟#4調(diào)門維持負(fù)荷目標(biāo)值與給定值的平衡。

2002年4月10日，早上巡檢發(fā)現(xiàn)#3調(diào)門LVDT1信號(hào)為0V，LVDT2信號(hào)為1.4V左右，判斷為#3調(diào)門LVDT1信號(hào)故障。

2002年5月1日前后，#5機(jī)組在負(fù)荷升降時(shí)，調(diào)門晃動(dòng)大，尤其是#3調(diào)門的LVDT2信號(hào)在控制指令未變化情況下有跳變。現(xiàn)場(chǎng)檢查#3調(diào)門實(shí)際位置晃動(dòng)較大，又因#3調(diào)門LVDT1已屏蔽，為確保#5機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，決定強(qiáng)制關(guān)閉#3調(diào)門，在#3調(diào)門LVDT更換前，只由#1、#2、#4調(diào)門參與調(diào)節(jié)。

3.#5機(jī)高壓調(diào)門晃動(dòng)及#3高壓調(diào)門LVDT斷裂原因分析

對(duì)于DEH控制系統(tǒng)來說，調(diào)門的晃動(dòng)是常見的故障，一般來說由以下的原因引起：

1.伺服閥的振動(dòng)引起調(diào)門的晃動(dòng)；

2.控制參數(shù)不匹配，熱工信號(hào)故障；

3.調(diào)速汽門門桿振動(dòng)；

4.LVDT反饋桿松

伺服閥振動(dòng)的故障一般由于伺服閥振蕩、彈簧管疲勞、磁鋼磁性變化、伺服閥濾芯堵塞、伺服閥主閥芯卡澀、伺服閥閥口磨損等原因引起。因?yàn)槲覐SDEH控制系統(tǒng)投用時(shí)間不長，且我廠對(duì)油質(zhì)的控制較為嚴(yán)格（抗燃油的各項(xiàng)指標(biāo)均在要求范圍內(nèi)），應(yīng)該說油質(zhì)方面引起的可能性很小。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)高壓調(diào)門的晃動(dòng)現(xiàn)象與#3調(diào)門的特定位置有關(guān)。因此我們把檢查的重點(diǎn)放在其它因素的查找上，未輕易更換伺服閥。

熱工控制維護(hù)人員在故障的處理過程中，對(duì)控制參數(shù)及熱工信號(hào)進(jìn)行了檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。

分析#5機(jī)在升降負(fù)荷時(shí)#1、#2調(diào)門的晃動(dòng)，我們可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)現(xiàn)象：1.#1、#2高壓調(diào)門的晃動(dòng)與特定負(fù)荷（開度在48%--50%）有關(guān)，2.與#3調(diào)門的開度（0-10%）及LVDT的狀態(tài)有關(guān)。我們?cè)?002年4月30發(fā)現(xiàn)#5機(jī)在升降負(fù)荷時(shí)#1、#2調(diào)門有晃動(dòng)，同時(shí)在2002年5月5日就發(fā)現(xiàn)#3調(diào)門的一根LVDT已斷裂（另一根早已屏蔽），在2002年5月14日對(duì)#3調(diào)門LVDT進(jìn)行更換后，就沒有再出現(xiàn)升降負(fù)荷時(shí)#1、#2調(diào)門的晃動(dòng)現(xiàn)象。2002年4月30日的#1、#2調(diào)門的晃動(dòng)，發(fā)生在100MW左右，#1、#2調(diào)門的開度為48%左右，而#3調(diào)門的開度為0-10%，正好在#3調(diào)門將開未開的階段，總的調(diào)門流量特性正好處于拐點(diǎn)，此處的流量變化比較大。同時(shí)由于#3調(diào)門一根LVDT屏蔽、而另一根LVDT斷裂，在機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定的時(shí)候，斷裂的那根LVDT斷裂的兩頭剛好未脫開（處于脆弱的穩(wěn)定狀態(tài)），調(diào)門反饋未變化，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，斷裂的LVDT斷裂的兩頭脫開，造成#3調(diào)門反饋與實(shí)際開度的線性關(guān)系發(fā)生變化，更加劇了流量的變化，使系統(tǒng)無法進(jìn)行的調(diào)節(jié)，造成了震蕩，由此造成了調(diào)門出現(xiàn)晃動(dòng)。

當(dāng)LVDT線圈與鐵桿長期磨損造成絕緣下降甚至斷裂，LVDT鐵桿斷裂后兩頭無法穩(wěn)定接觸、在調(diào)門運(yùn)動(dòng)時(shí)隨時(shí)可能脫開的情況下，調(diào)門不光會(huì)在特定負(fù)荷（開度）下晃動(dòng)，在其它的負(fù)荷（開度）也會(huì)發(fā)生晃動(dòng)，這種晃動(dòng)與調(diào)門的流量特性無關(guān)，主要由于LVDT反饋不穩(wěn)定，與DEH計(jì)算指令發(fā)生偏差，贊成系統(tǒng)的反復(fù)調(diào)節(jié)，從而形成了調(diào)門的晃動(dòng)。

那么#3調(diào)門LVDT為什么會(huì)頻頻斷裂呢？在2002年5月14日處理#3調(diào)門LVDT時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)#5機(jī)#2、#3高調(diào)門在特定位置處，活塞桿與閥桿的連接塊及其閥桿有1-2mm的自發(fā)軸向晃動(dòng)，而當(dāng)時(shí)上部活塞桿未見明顯晃動(dòng)，說明連接塊與活塞桿有軸向間隙，這種與位置有關(guān)的軸向晃動(dòng)，引起了連接塊在圓周方向進(jìn)行晃動(dòng)（連接塊緊固螺栓已無法再緊），同時(shí)發(fā)現(xiàn)原LVDT緊固裝置與連接塊不同心，以上因素造成了LVDT內(nèi)鐵芯產(chǎn)生摩擦和彎折，輕者引起線圈絕緣下降甚至斷裂，重者鐵芯磨細(xì)斷裂。連接塊與活塞桿的軸向間隙可能是設(shè)計(jì)、加工原因，或者長期運(yùn)行中磨損。因?yàn)槲覐S的運(yùn)行方式是#1、#2調(diào)門同時(shí)開啟，在現(xiàn)在的高負(fù)荷條件下，#3調(diào)門長期處于調(diào)節(jié)狀態(tài)，當(dāng)#3調(diào)門處于小開度時(shí)，調(diào)節(jié)閥碟上受的力是交變應(yīng)力，造成了大閥碟對(duì)予啟閥的不斷沖撞，同時(shí)上部油動(dòng)機(jī)活塞座有彈簧的壓力，閥桿的沖撞力難以向上傳遞，那么連接塊（與油動(dòng)機(jī)有設(shè)計(jì)10S的間隙）在下部閥桿的長期的沖撞下，造成了磨損，使間隙增大，造成了連接塊在軸向的晃動(dòng)，同時(shí)軸向的晃動(dòng)又造成了連接塊的橫向移動(dòng)，共同使LVDT造成損壞。因?yàn)楦邏赫{(diào)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)在汽輪機(jī)大罩殼內(nèi)，平時(shí)對(duì)LVDT及連接塊的磨損（軸向間隙只有在特定位置晃動(dòng)時(shí)才有）很難看到，這推遲了問題的解決。

4.#5機(jī)高壓調(diào)門晃動(dòng)及#3高壓調(diào)門LVDT斷裂處理

對(duì)于#3高壓調(diào)門單個(gè)LVDT出現(xiàn)故障后，我們及時(shí)把故障的LVDT撤出運(yùn)行。

當(dāng)#3調(diào)門兩個(gè)LVDT均出現(xiàn)故障后，我們采取在DEH功率回路控制的情況下，把#3高壓調(diào)門強(qiáng)制關(guān)閉，，由DEH自動(dòng)開啟#4調(diào)門進(jìn)行功率的調(diào)節(jié)。

對(duì)于由#4高壓調(diào)門代替#3高壓調(diào)門工作，因?yàn)槭欠钦＿\(yùn)行方式，我們采取小幅多次的調(diào)節(jié)方法，盡量減少對(duì)系統(tǒng)的沖擊，同時(shí)對(duì)軸向位移、差脹等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視。

新華控制工程公司提供了新型的LVDT，這種形式的LVDT能有效的減輕LVDT連桿不同心及閥桿微量晃動(dòng)產(chǎn)生的磨損。

同時(shí) 對(duì)油動(dòng)機(jī)活塞桿與閥桿的連接塊進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，保證了連接塊的間隙在正常范圍。

5.存在的問題

對(duì)于高壓調(diào)門閥桿的固有軸向振動(dòng)，因?yàn)槭情y碟及閥座的空間結(jié)構(gòu)決定的，沒有辦法進(jìn)行根本的解決。可對(duì)予啟閥進(jìn)行處理以恢復(fù)原來的予啟間隙（因?yàn)橛鑶㈤y在長期運(yùn)行后，經(jīng)大閥碟沖撞后有磨損，造成了予啟間隙的增大），減少軸向的振動(dòng)。

同時(shí)，調(diào)門的開啟重疊度是客觀存在的，在調(diào)門的重疊度階段，流量特性曲線如果與實(shí)際不吻合，那么在流量特性曲線的拐點(diǎn)處就造成了在很小的開度變化時(shí)造成了流量有較大的變化，在功率回路投用的情況下，為了維持負(fù)荷的穩(wěn)定，就會(huì)造成調(diào)門的頻繁調(diào)節(jié)，形成震蕩。在流量特性曲線的拐點(diǎn)處，如何有效的避免調(diào)門的晃動(dòng)呢？因?yàn)榛蝿?dòng)與位置有關(guān)，只要避開晃動(dòng)的拐點(diǎn)就可以解決這一問題，可以加減負(fù)荷或加減蒸汽的壓力來避開這一點(diǎn)。當(dāng)然，為了盡量減少拐點(diǎn)的影響，我們應(yīng)該對(duì)流量特性曲線進(jìn)行細(xì)調(diào)，以適應(yīng)實(shí)際工況。

#5機(jī)高壓調(diào)門晃動(dòng)及#3高壓調(diào)門LVDT斷裂問題的處理，使我們認(rèn)識(shí)到在DEH系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，熱工人員和機(jī)務(wù)人員密切配合，共同合作，有助于問題的全面早日解決。同時(shí)認(rèn)識(shí)到任何設(shè)備故障的發(fā)生總有一些先兆，而任何設(shè)備故障的處理總可以找到更深層次的原因，一個(gè)好的技術(shù)人員應(yīng)該在設(shè)備有故障先兆時(shí)，發(fā)現(xiàn)并阻止事故的發(fā)生，而在設(shè)備故障處理過程中，找到引起故障的深層次原因。

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