DEH系统事故分析.doc

1、前言我国的火力发电厂正朝高参数，大容量发展。锅炉，汽轮机，发电机并称为火力发电厂的三大主机。其中汽轮机组的调节多数采用DEH系统，为了满足广大技术人员和现场人员，尤其是刚刚毕业走上工作岗位的同学们对该系统起有深刻的了解，本次论文的题材选择了汽轮机组数字电液调节系统（DEH）论文内容包括汽轮机调节系统概述；汽轮机静态特性，迟缓率，不等率，同步器及动态特性；汽轮机控制系统的发展史；数字电液调节（DEH）系统概述；数字电液调节（ DEH）系统组成及工作原理；数字电液调节（DEH）系统的故障分析；深入探讨DEH系统的运行维护等相关内容。如图所示为火电厂示意图：1 概述1.1汽轮机调节系统概述无论采用何

2、种形式的控制系统，汽轮机调节系统的基本任务是：在外界负荷变化时，及时地调节汽轮机的功率以满足用户用电量变化的需要，同时保证汽轮机发电机组的工作转速在正常容许范围之内。从五六十年代引入模拟电液调节系统以来这个基本任务就没有明显的变化。1.1.1 功能汽轮机是一种将热能转换成动能的旋转机械。来自锅炉的高压蒸汽经主汽门和调节汽阀进入汽轮机，通过膨胀做功将能量传递给汽轮机转子，带动同步发电机进一步将动能转换成电能。汽轮机的功率通常由位于第一级喷嘴前的调节汽阀来控制，假定调节汽阀前蒸汽参数为定值，排汽的背压也维持不变，则汽轮机的功率大致与蒸汽流量成正比。现在我们来分析作用于汽轮发电机组转子上的蒸汽力矩和

3、发电机转矩的关系，前者是主动力矩，后者是反动力矩，根据牛顿第二定律可列出下列方程式中：J汽轮发电机组的转动惯量转子旋转的角速率 (s-MT汽轮机的蒸汽力矩MG发电机的电磁转矩 (kgf m)只有当MG = MT时， d /dt=0 ，=常数，即汽轮机的主动力矩等于发电机的阻力矩时，汽轮发电机组才以稳定的转速运转。但两个转矩平衡的情况只是暂时的，在外界负荷改变时 MG也将变化，另外MT也会受到一些参数的影响而变化。发电机转矩一般与转速有关，以MG=f(n)表示，称为发电机特性，它主要取决于外界负载的特性。例如，当发电机转速( 电网频率 ) 改变时，电网中电动机的转速也随之改变，对应于拖动水泵或风

4、机的电动机，则其阻力转矩与转速的平方成正比；对于带动金属切削机床之类的电动机，其阻力转矩与转速的一次方成正比；对于电阻类负荷( 如白炽灯 ) ，则阻力转矩与转速无关。这样就可以用下式表示在各种负载下的发电机阻力转矩曲线MT1和MG1的交点 a 即为汽轮机带动发电机在转速na 时的一个稳定工况。这时，如果负载有变化，发电机转矩特性改变到MG2，而汽轮机的进汽量保持不变，那么新的平衡点为b，即汽轮发电机组以nb 转速稳定运转。这说明，在这种情况下，从理论上讲汽轮发电机组即使没有自动调节系统，它也可以从一个稳定工况过渡到另一个稳定工况。这是因为汽轮机转矩随转速增加而减少，发电机转矩却随转速增加而增加

5、，当两个增量的代数和为零时；即达到平衡状态，这种情形称为自平衡或自调整能力。但是，这种情况事实上是不允许的，因为对带交流同步发电机的汽轮机来说，这种自平衡能力很小，因此汽轮机转速变化很大，不仅会使机组发出的电能的频率和电压不能满足用户的要求，而且就汽轮机组的自身强度和效率来看也是不允许的。为了减少转速的波动，当外界负荷变化时，就应随之改变汽轮机的进汽量。如继续上述过程，将由调节系统来改变汽轮机的进汽量，即从曲线MT1变化到MT2 ，则曲线MT2和MG2的交点C 即为新的平衡工况，此时的工作转速nc 与初始的转速na 相差不多，这就为机组设备所允许。上述过程说明了自动调节系统的功能，即用自动改变

6、进汽量的手段使在转速变化不大的条件下达到新的平衡，以适应外界负荷或蒸汽状态的变化。1.1.2 实现调节系统的任务就是改变汽轮机的蒸汽转矩。实际采用的方法就是通过喷嘴调节、节流调节或滑压运行等手段来改变进汽量或蒸汽的焓降而实现的。但是，不论采用何种方式来改变蒸汽转矩，最终都需要调节系统的执行机构 ( 油动机 ) 来控制调节汽阀。当外界负荷变动使汽轮机转速也相应变动时，例如负荷减少，则转速上升n，离心式调速器飞锤的离心力也相应增加，克服弹簧的约束力，使滑环产生一个向上的位移 X，再经过杠杆的传递带动错油门上移 S，这时从主泵来的压力油就进入油动机活塞的上部，而活塞下腔的油则排向回油管道，活塞在其上

7、下油压差的作用下向下移动，从而关小了调节汽阀，使汽轮机的蒸汽功率减少而与外界负荷相平衡。 与此同时，由于杠杆的反馈作用，将错油门下移 S，使错油门回到套筒的中间位置。这样，当油动机活塞上下的窗口均被错油门的凸肩所封住时，油动机活塞和调节阀就停留在一个新的稳定位置上，整个机组就在一个比原来高出n 的新转速下稳定运行。 这就是常用的机械液压转速调节的基本原理。现将组成调节系统的各部件以方框形式顺序排列，再按各部件的输入量和输出量的关系，用直线联接并以箭头表示方向，这种方框图是分析自动调节过程时经常采用的。因为它可以清晰地表明系统中各元件的功能和信号传递情况，并以数字形式将各部件的特性表达出来，进行

8、分析研究，所以是很有用的方法。1.2 汽轮机的特性1.2.1 静态特性调节系统的主要功能是调节汽轮机的功率，使之与外界负荷相适应。描述汽轮机平衡工况下的工作特性，即汽轮机在同步器的不同位置时，稳定工况下功率与转速的关系，通常称为调节系统的静态特性。对调节系统的静态特性应该有一定的要求。一、静态特性曲线并列在电网中运行的机组， 其转速为电网的频率所决定， 不可能由一台机组自由改变。即使是某一台孤立运行的机组，也因用户对供电质量的要求而不允许转速有较大的变动。所以调节系统的静态特性，一般是通过分部试验或计算而间接求得的。调节系统的特性取决于组成系统的各元件的特性，即调速器特性曲线，调速器到油动机的

9、传动放大机构特性曲线， 以及调节汽阀升程与蒸汽流量、 汽轮机功率之间的特性曲线。而这些特性在设计调节系统时是可以通过计算来确定的，并使其最终的静态特性满足要求。如果不满足，就须修改某些元件的特性，以期获得所需要的静态特性，对于现有的汽轮机调节系统， 如要测取其静态特性， 也是先测取其各部件的特性， 然后再间接绘制而成。所以在试验中即可判定各部件的特性是否符合要求。由于调节系统的静态特性对汽轮机的运行 ( 不论是单机运行还是并网运行 ) 有着重要的意义，因此对它的曲线形状及相应的指标有着严格的要求。如图：1.2.2 不等率转速调节系统的任务虽然是维持转速的恒定，调节系统进行分析时不难发现，在汽轮

10、机负荷变动后转速仍会有一定的变化，当然，和没有调节系统相比， 变化的范围要小得多。在负荷变化时， 在达到新的平衡状态以后， 转速已有了一定的变化， 或者说在扰动作用下，达到新的平衡状态以后，被调节量会产生相应的变化，这种系统称为有差调节系统。除了个别情况以外，大多数汽轮发电机组的转速调节系统都是有差系统。当汽轮机单机运行时，空负荷 (N=0) 转速 n1 与满负荷 (N=N0)转速 n2 之差与额定转速n0 比值的百分数称为调节系统的转速不等率 ( 或称不均匀度，速度变动率等 ) ，以符号 表示，即 ?一般 的范围为 36%，常用的为 4.5 5.5%。带基本负荷的汽轮机转速不等率应比带调峰负

11、荷的取得大些，但是，所谓基本负荷与尖峰负荷也是相对的，它是随网中单机功率的增大而变化的，因此，一般希望转速不等率设计成连续可调的，即可根据运行情况调整。实际上，静态特性曲线并非是一条直线，通常也不要求为一直线，所以静态特性曲线在不同的区段有不同的斜率。仅用总的平均转速不等率 是不能说明各负荷工况时的静态稳定性的， 只说明汽轮机从空负荷变到全负荷时的转速变动值，是一个平均值。因此，需要引入局部转速不等率的概念，所谓局部不等率，是指在静态特性线的某一点i 作一切线( 图 1-4) ，此切线与 N=0和 N=N0线段的交点为 1 和 2，则 ni=n1 -n2 ， i 点的局部不等率就等于 ni 与

12、额定转速之比，即 100 。在空负荷附近，静特性的局部不等率大一些，可以提高机组在空负荷时的稳定性，以便于把机组并入电网。 在额定负荷附近， 提高不等率可以使机组稳定在经济负荷附近运行，提高运行的经济性。但是由于机组属于基本负荷还是尖峰负荷的界限并不如此明确，而且两头局部不等率的加大，而总的不等率又基本固定，必然造成中间段不等率的减小，所以在额定负荷附近，通常不考虑增大静特性的局部不等率。1.2.3 迟缓率在上面关于静态特性曲线绘制过程的讨论中，曾假定每个元件的静特性都是一根线，因此求得的系统静态特性曲线也是一根线。这样求得的静态特性仅仅是理想特性，实际上由于调节系统各元件间存在着摩擦力、间隙

13、、重叠度等，而使多数元件的静特性曲线的上下行线不能重合在一起，形成一条带状。例如，在调速器中有摩擦和间隙等存在，那么当转速变化时，只有克服摩擦力和走完间隙的距离后才会使滑环移动，所以就形成了bb 及bb 带状的调速器特性曲线。同理，当调速器滑环开始移动时，也需要克服传动机构到油动机去的摩擦力、间隙以及错油门重叠度等因素，从而使活塞移动时产生了滞后，因此也形成了 cc 和 cc的传动机构特性曲线。而油动机活塞的位移与功率的关系则一般不存在不灵敏现象，因此是一根线而不是带状。迟缓率是调节系统的重要质量指标之一，迟缓率过大会引起调节系统摆动并使过渡过程恶化，造成甩负荷后不能维持空转等缺陷，在调节系统

14、设计过程中，应尽力设法减小各元件的不灵敏度， 使调节系统的迟缓率到减小最低程度。目前，液压调节系统可做到 不大于 0.2-0.5% ，国际电工会议 (IEC) 定为 =0.06%，采用电液调节系统后，可以达到或超过这个标准。1.2.4 同步器以上阐明了平移静特性所起的作用，要实现静特性的平移，对于类似于机械液压调节系统，必须在调节系统中装设同步器。其功能在于：当汽轮机功率从空载到满载大幅度变化时，藉助同步器在不大的范围内平移静态特性曲线，以使机组转速维持在额定转速n0。同步器的范围一般为额定转速的-5%到+7%?(1) 静态特性曲线 a 是同步器在最低位置下的特性线，在汽轮机空负荷时的转速为2

15、850rpm，即比额定转速低 5%，这是考虑到电网频率低于 50Hz 的 5%时，汽轮机在主汽门全开的条件下，用同步器控制转速并网，故曲线 a 称为同步器下限。(2) 由静态特性曲线 b 平移到曲线 c，表明汽轮机在电网频率为 50Hz 的条件下，其功率从空负荷增加到满负荷。(3) 静态特性曲线 d 表明，在汽轮机空负荷的转速高于额定转速 n0 的 +(1 2)%时，应考到当汽轮机前蒸汽参数降低或电网频率升高 (1 2)%时仍可发出满负荷。1.2.5 动态特性以上所说的静态特性并不能完全反映一个调节系统的性能。一台机组所带的负荷不会长时间固定不变，而总是或大或小，或快或慢地不断变化着。即使负荷

16、不变，由于存在着这样或那样的扰动，使调节部件和汽轮机参数处于不停的变化过程中。所以，不仅要知道工况稳定下来以后各参数之间的关系，更重要地是要分析从一个工况到另一个工况的过渡过程中各参数的变化规律，为了建立动态的概念，我们来分析一下图 12 所示的系统甩负荷的过程。假定机组原在满负荷下运行，转速为 n0 现在突然减去 50%负荷，汽轮机转速开始上升。因为汽轮机的转子具有转动惯量，转速的增加不会象负荷减小那样立即发生，而是有一个过程，即转速的变化落后于负荷的变化， 转速的上升使压力油进入活塞上腔去关小调节阀门，但高压油进入油动机也有一个过程，它的活塞移动速度和滑阀套的油口开度成比例，即阀门开度的变

17、化也要落后于滑环位置的变化。阀门关小后，由于阀门与汽轮机喷嘴之间有一个容积，在这个容积中储存了一部分高压蒸汽，阀门虽然已经关小了，但这个容积中的压力却一时降不下来， 仍有较多的蒸汽进入汽轮机作功， 转子仍在剩余扭矩作用下继续升速，阀门进一步关小。直到转速升高到 nD(这个转速要比图 1-3 上静态特性曲线上 50%负荷所对应的转速高很多，进入汽轮机的蒸汽量才与 50%负荷相适应，转速停止升高，但此时阀门已经关“过头”了。由于容积中所储存的多余蒸汽量已经放完，而阀门的过关使进入的蒸汽量不足，转子的转速从 nD 开始下降，而这个转速下降要求打开阀门的信号仍是层层落后，各个部件的动作仍不能协调一致，

18、调门又有可能开过头。不过，这个过开量比前面的过关量要小些，这样来回反复，振荡的幅值逐渐衰减，最后转速在n1值稳定下来，如图1-10上曲线2 所示。在过程中，转子达到的最高转速nD和稳态转速n1 的比值叫做超调量，它的数值大于1。对于一个较完善的调节系统，nD/n1 的数值接近于1，过程结束得很快，如图1-10 中的曲线 1。对一个较差或不符合要求的调节系统， nD/n1 的比值较大，过程也拉得比较长，甚至可能有这种情况，转速总是在 n1 附近大幅度摆动，稳定不下来。显然， nD 很大就会在汽轮机叶轮和叶片上产生过大的离心应力，转速来回摆就会影响所发出的电的质量。这些都是我们所不希望的。由此可见

19、，对一个调节系统来说，除了静态特性以外，十分重要的问题就是研究它的动态特性。如上所述，由于层层落后，调节系统各部件位移和汽轮机有关参数在过渡过程中偏离了静态特性所给定的一一对应的关系，而是按其自己的规律，但又相互制约地各自变化。在静态时各元件和参数之间的一一对应关系可用代数方程来表达，但在动态过程时，这些关系就必须用微分方程来描述，要分析调节系统的动态特性，必须先推导出系统的数学模型即微分方程。 组成调节系统的各环节， 不论是机械的， 液压的，电气的或是热力的，都可用微分方程加以描述，对这些微分方程求解，就可以获得调节系统对输入量的动态响应。1.3 汽轮机控制系统的发展1.3.1 概述从 20

20、 世纪初开始，汽轮发电机组匹配的机械液压式控制系统，一直沿用至今。随着机组容量的增大和蒸汽参数的提高，生气轮机的结构越趋复杂，电网容量的增大和电网对自动化要求的提高，传统的机械液压式控制系统已难以适应，因此，需要有性能更好，功能更强的新型汽轮机控制系统。电液控制的汽轮机于 20 世纪中进入火电厂，在 60 年代出现了把电子技术和液压技术相结合的模拟电子控制系统， 到了 70 年代出现了数字试电液控制系统 （DEH），80 年代 DEH发展到了最高的阶段，已普遍应用于大型汽轮发电机组上。早期的DEH系统多以小型计算机为核心构成，而随着计算机技术的飞速发展电子元器件性能和可靠性的极大提高，近期的

21、DEH系统均已危机为基础。1.3.2 国外电调控制系统的发展近 10 年来，我国相继从美，日，英，法，瑞士等西方国家引进了数十台与汽轮发电机组配套的电调系统，他们既反映了现代汽轮机组控制的领先水平，又分别展示了不同公司根据实际机组形势和运行要求，以及技术条件设计的不同类型，不同系列的电调系列的特点。其中尤以美国西屋公司， GE公司；日本东芝公司，三菱公司的产品具有代表性。另外还引进有 ABB，AL，STHOM， GEC，西门子，日立， ANSAIDO等公司的产品。国外所有汽轮机控制系统都是作为汽轮机本体的主要部件，有汽轮机厂设计和配套供货，汽轮机性能由汽轮机厂负责。部分汽轮机厂所属企业集团中具

22、有自动化部门时，大多由该部门协作开发汽轮机控制系统，并由自动化部门生产电调系统的电气部分。由于汽轮机这一控制对象有别于一般对象，电调系统的电气部分并不一定与自动化部门生产的常规控制器通用。1.3.3 我国电调控制系统的发展我国汽轮机电调系统的技术开发工作基本和欧美各国同步，但由于国内生产的电子元器件性能的可靠性当时还较低，再加上电力系统内部传统观念的影响，阻碍了电调控制系统的发展。直到 90 年代初，还要在国外成套引进机组多数配备电调控制系统和引进300MW，600MW火电机组技术的形势下，由国务院重大技术装备办公室主持，原机械部，水电部配合，上海新华公司成功的开发与引进汽轮机配套的电调控制系

23、统，此后，电调控制系统才在国内大容量机组上得到广泛的应用。2，DEH系统概述2.1 概述DEH就是汽轮机数字式电液控制系统，由计算机控制部分和EH液压执行机构构成， 是汽轮机组的心脏和大脑，它的作用就是控制汽轮机的启动，升速，带负荷，负荷调节，保证汽轮机组的安全运行， 他和老式的汽轮机调油系统相比，主要是实现了微机化， 电子化。因此是汽轮机控制方式的革命性变革，目前的汽轮机几乎都采用DEH控制系统。DEH ，全称汽轮机数字电液调节系统。原理如下：通过自动数字调节系统或运行人员发出调节指令的电信号，电信号进入电液转换器，通过电液转换器电信号使油动机的液压缸连通高压油，从而驱动油动机动作。达到调节

24、的目的。当调节达到要求后，反馈装置使调节过程停止。与全液压控制系统工程造价低，但控制精度低、可靠性差、故障率高的特点相比较，DEH控制系统具有造价较高，但控制精度高、可靠性高、故障率低的特点。其结构如图所示2.2DEH简介数字电液控制系统（ DEH）：随着计算机技术的发展及其在自动化领域中的应用，20 世纪 80 年代，出现了以数字计算机为基础的数字式电气液压控制系统（Digital ElectricHydraulic Control System,DEH ）, 简称数字电调。2.2.1DEH 部分功能操作员站：主要完成的是人机接口（ HMI）功能，运行人员通过操作员站完成对DEH系统操作。任

25、意一台操作员站也可以兼作成工程师站（或独立设置），工程师和 DEH软件维护人员可以通过工程师站进行组态等修改算法和配置的操作。HUB（或交换机）：网络集线器（或网络交换机），实现 DEH系统网络通讯物理接口。控制柜：实现I/O 模块的安装布置和接线端子的布置， I/O 模块通过 IO 通信线和控制器连接构成底层的控制网络，I/O模块主要实现对所需要的被控参数采集输入和控制信号的输出工作。通过工程师站将DEH控制算法下装到控制器，控制柜中的控制器完成DEH控制算法的运算。伺服放大器： DEH专用的伺服模块，实际上是控制柜中的一部分。主要实现的功能是该模块和电液转换器（DDV阀）、油动机、 LVD

26、T（差动变压器式位移传感器）共同组成一个液压伺服执行机构，实现对汽轮机的控制。电液转换器：是 DEH最为重要的环节，主要完成将电信号转换为与之对应的液压信号，采用 DDV阀（直流力矩马达伺服阀）可以解决DEH的电液转换不稳定和卡涩的问题。油动机：最终液压的执行机构。通过机械杠杆、凸轮、弹簧等机械连接实现对汽轮机的进入蒸汽和抽汽等的流量控制。从而实现对汽轮机的转速、功率、汽压等最终目标的控制。LVDT（差动变压器式位移传感器） ：是油动机行程的实时反馈系统，伺服放大器通过它的反馈信号和主控单元的指令进行比较从而调整输出信号，实现对油动机的稳定快速控制。2.2.2DEH 系统主要功能汽轮机转速控制

27、；自动同期控制；负荷控制；参与一次调频；机、炉协调控制；快速减负荷；主汽压控制；单阀控制、多阀解耦控制；阀门试验；轮机程控启动；OPC控制；甩负荷及失磁工况控制；双机容错；与DCS系统实现数据共享；手动控制。3 DEH系统的组成及工作原理3.1 前言随着我国电力自动化程度的提高和用电形势的变化，对电网调度和机组调峰的要求越来越高，而我国90 年代前投产的125MW等老机组汽轮机使用纯液压调节系统，即采用双磁场换向式单相串激交直流两用电动机、控制同步器。由于电动机本身的惰走和惯性等原因，控制精度不太理想，由液压调速系统和同步器组成的控制系统，在可控性和保护功能上不能完全满足机组协调控制(CCS)

28、和自动发电控制 (AGC)的要求，一种简易可行的DEH系统被开发并成功应用于电厂，以下进行介绍。3.2 系统组成及原理系统由液压部分、高中压油动机行程传感器、基于DCS的控制系统平台及网络、超速保护 (OP C) 装置、手操盘等组成，改造后的油系统见图1。(1) 淮压集成块：在原有调速系统的二次脉动油压管路上开孔引一油管进入液压集成块( 图 2) ，排油口进入油系统排油母管，液压集成块上装有电液伺服阀 (D634) 、截止阀、差压开关、旁路节流阀、进排油口、隔离电磁阀及动力油接口。电液伺服阀：这是 DEH系统的主要部件，其主要工作原理如下：电液伺服阀 D634 是一种直接驱动式伺服阀，简称 D

29、DV阀，用集成电路实现阀芯位置的闭环控制，阀芯的驱动装置是永磁直线马达，阀芯位置闭环控制电子线路和脉宽调制驱动电子线路固化为一块集成块，用特殊的技术固定在伺服阀内，取消了传统的喷嘴挡板前置级，简化了线路，提高了可靠性，却保持了带喷挡前置级的两级伺服阀的基本性能与技术指标。一个电指令信号施加到阀芯位置控制器集成块上，电子线路在直线马达上产生一个脉宽调制电流，震荡器就使阀芯位置传感器励磁。经解调以后的阀芯位置信号和指令位置信号进行比较，阀芯位置控制器产生一个电流输给直线力马达，力马达驱动阀芯，使阀芯移动到指令位置。其示意图如图 2。同步器控制装置：保留原有同步器马达，在马达线圈回路中加装大功率限流

30、电阻等措施来克服马达的惰走和惯性，在本系统中作为DEH系统故障或检修情况下的调节手段，本文不再详细叙述。(2)DEH 系统主要检测参数利用 DCS操作平台，所有检测信号参数直接进入DCS系统，因而无须专门操作员及管理员系统，主要信号有：转速三路 WS进入同一块测速卡功率一路：主汽压力一路汽机挂闸： ASL，由主汽门全开、安全油压、启动油压三取二所得。(3)OPC 功能：当转速达3090r/min(103%) 关调门，转速小于3090r/min 时恢复，当转速达 3300r/min 时关主汽门及调门，联跳发电机。为确保机组安全，以上系统均由软逻辑和硬逻辑同时发出工作信号。(4) 手操盘作为紧急手

31、操备用，手操盘上有 DDV阀控制电流的百分数， 50 对应 DDV阀排油口全关，100 对应 DDV阀排油口全开， 操作盘上还有阀门增减按钮及指示灯，电调和同步器控制手、自动切换按钮。(5) 位移传感器选用 0-200mmTDZ-1D200中频位移传感器来显示高中压油动机的位移。3.3 控制方式及主要设计功能DEH系统输出的信号到伺服单元， 先经过函数变换 ( 凸轮特性 ) ，变换为阀位指令去 DDV 阀控制二次油压来调节油动机位移，而达到控制转速及负荷的目的。控制方式有：(1) 手动就地挂闸后的冲转、升速，临界转速的变速率控制(2) 同期、并网控制(3) 协调控制(4) 参与一次调频(5)

32、超速限制 (OPC)功能(6) 电调和同步器后备手操方式(7) 超速试验功能3.4 电液联调 DEH系统在铜陵电厂的应用3.4.1 试验数据首先经过试验确认汽轮机的凸轮特性，找出二次油压， 油动机，阀位指令之间的关系。试验数据如下：由数据表知，当二次油压 为 0.109MPa时油动机开始开启，阀位指令定为 5%，当二次油压为 0.286 时油动机开足，阀位指令定为 100%，其它按插值法填上述表的阀位指令信号。为保证此函数关系能真实反映实际，规定机组油系统检修后均重新试验并记录二次油压与阀位指令之间的关系，以修正函数曲线。3.4.2 启动过程系统按照凸轮特性的要求进行组态后，机组采用本套系统控

33、制汽轮机冲转。启动时，同步器置于上限位置，手动挂闸主汽门开启后由DEH启动控制回路逐渐提升DDV阀，使控制油口逐渐关小实现冲转、升速、定速、并网，再由DEH负荷控制回路继续完成升负荷控制，一组系统冲转过程曲线如图5由图可知：0-500r/min升速， 500r/min 暖机500-1650r/min 1650rmin暖机1650-2500r/min升速2500r/min暖机转速在1100-1420r/min 、 1800-2150r/min为一阶惯性区和二阶惯性区，速率自动变为 500r /min ，快速冲过，避免机组振动过大。机组转速在30005r/min时发“同期允许”信号至电气，此时电气

34、投同期，热工接受到其信号，投入“自动同期”同期范围为300020r/mi n 进入自动同期方式后， DEH系统可以接受自动同期装置来的触点脉冲输入信号，将脉冲信号转换成速度给定值，以1r/min 的速率使得机组转速等于网频，实现并网。DEH系统的负荷控制主要由频差控制、功率控制、压力控制、阀位控制和被控对象( 汽轮机组 ) 等环节组成，它是一个多参数、多回路反馈的闭环控制系统。经过参数的优化整定，无论转速还是负荷均达到较高的水准，转速控制精度： 1r/min ，负荷控制精度：0.5MW，主汽压控制精度达： 0.1MPa。4，DEH及 EH系统常见故障的原因分析及解决办法汽轮机 DEH纯电调控制

35、系统在长期运行过程中出现故障时，如何及时、正确地进行处理，对于整台机组的安全可靠运行是非常重要的。作为检修、维护工程技术人员，在处理这些问题前，必须首先判断设备的故障点，了解设备出现故障的具体部件、严重程度及处理过程中必须遵循的方法，同时必须充分认识到故障的复杂性以及如果违反检修规程和技术要求可能产生的严重后果。只有这样，才能准确、快速地做好设备故障的处理工作。下面的内容主要来自于公开发表的文献，经整理而得，供从事 DEH运行及维护的技术人员参考。4.1 调节系统摆动4.1.1 现象现象 1：DEH控制系统在运行中，发现汽轮机转速很难控制在 3000r min，大概有 25r min 的转速波

36、动，造成并网困难。现象 2：主汽阀和调节汽阀开度不稳定， 调节汽阀开度波动大且摆动频繁。 如某台 135MW 机组带 100MW运行，出现高压调节汽阀波动频繁、主汽压力波动大运行人员将协调控制方式改为 DEH控制方式投人功率反馈回路。约10s 后高调门出现较大范围的波动，功率出现振荡、摆动现象，运行人员立即退出功率反馈回路。负荷在约30s 内降到 60MW，导致主汽压力急剧上升。锅炉安全阀动作。4.1.2 原因分析产生调节系统摆动的原因很多。但比较典型的几个原因如下。(1) 热工信号问题。当二支位移传感器发生干扰或 DEH各控制柜及端子柜内屏蔽接地线不好，电源地 CG和信号地 SG没有分开，造

37、成 VCC卡输出信号含有交流分量。当伺服阀信号电缆有某点接地时均会发生油动机摆动现象。(2) 伺服阀故障。伺服阀即电液转换器，作用是将DEH控制系统输出的电信号转换成液压信号，控制油动机行程，从而达到控制调门开度的目的。而一旦某个伺服阀故障( 通常是因为油质欠佳造成伺服阀机械部分卡涩 ) ，其对应的调门将不能正常响应 DEH控制系统的输出指令，从而引起调速系统工作不正常。伺服阀故障现象比较常见，轻则引起调节系统摆动，重则造成停机或机组不能正常启动。伺服阀故障的主要原因是油质不好，有渣滓等沉淀物存在，造成油质不合格，使伺服阀堵塞。(3) 阀门突跳引起的输出指令变化。当某一阀门工作在一个特定的工作

38、点时，由于蒸汽力的作用，使主阀由门杆的下死点突然跳到门杆的上死点，造成流量增大。根据功率反馈， DEH发出指令关小该阀门，在阀门关小的过程中，同样在蒸汽力的作用下，主阀又由门杆的上死点突然跳到阀杆的下死点，造成流量减小， DEH又发出开大该阀门指令。如此反复，造成油动机摆动。（4）油动机与阀门连接处松动，如连接的螺纹磨损，油动机与阀门的动作不一致，阀门具有一定的自由行程， 但阀门开至某一中间位置， 由于蒸汽力的左右， 阀门开始晃动。（5）位移传感器 LVDT故障，反馈信号失真，主要表现在插头松动、脱落， LVDT线圈开路或短路；（6）伺服阀指令线松动，导致伺服阀频繁动作；（7）调速汽门重叠度设

39、置不合理；（8）阀门控制 VCC卡内部的两路 LVDT频率接近，造成振荡；（9）VCC卡内部的增益设置不合理。4.1.3 解决方法对于热工信号问题造成的调节系统摆动，解决的办法是将所有现场信号进行屏蔽，信号地线均接到信号地 SG，并与电源地 CG分开。另外一种原因就是 VCC卡故障。如某台 135MW 机组 GV3调门运行中发现有小幅摆动，经检查发现 VCC卡中 LVDT变送器外壳与电路板之间存在短路现象， 于是在 VCC卡中 LVDT变送器外壳与电路板上加装上隔离片， 消除了 VCC 卡中的线路短路，解决了调节系统摆动问题。对于油质问题引起的调节系统摆动，解决的方法是加强滤油、保证油质，特别

40、要注意EH油系统检修后的油循环， 在油质合格前将伺服阀旁路， 不让油流过伺服阀， 油质合格后，再将伺服阀投入，可有效地防止伺服阀“大面积”堵塞。4.2. 某厂高压调门抖动在正常单阀运行条件下， GV2高压调节汽门大幅波动， 而其它 3 个高压调门没有波动。这种波动是随机出现的。 GV2 高压调节汽门先是小幅摆动，然后突然大幅波动，此后摆动幅度逐渐减小直至消失。分析后认为 GV 高压调节汽门摆动的原因在于阀位位移反馈信号出现问题。即在正常运行时条件下机组振动相对较大， 而位移传感器固定在机组操纵座上。随着机组振动，位移传感器引出到航空插头处的焊点可能出现虚焊或松动现象，则当焊点振开时 GV#2

41、高压调节汽门的位移反馈信号消失。而在正常运行时高压调节汽门能够稳定在任意位置，是由于DEH对高压调节汽门输出指令为“0”。DEH输出指令是给定信号，为+信号。输入信号为位移传感器的反馈信号，为一信号。输出、输入信号在 DEH中比较后为“ 0，高压调节汽门即停在任意位置。如果位移传感器的位置反馈信号突然消失，则输出信号就是给定信号，为 +信号，GV#2高压调节汽门全开直至机械限位。由于 GV#2高压调节汽门全开，功率增大。在 DEH功率给定不变情况下 DEH接受功率增大信号后，又向高压调节汽门发出关小阀门指令。由于此时 GV2高压调节汽门没有反馈信号，阀门无法停在稳定位置，于是又全关直至机械限位

42、。机组输出功率降低，于是 DEH又发出开阀指令，高压调节汽门又过开。这样反复波动就造成 GV#2高压调节汽门大幅波动。由于是 GV#2高压调节汽门位移传感器引出线焊点虚焊或松动造成这种结果。而焊点又没有完全断开，波动一段时间后引线又接上，所以 GV#2高压调节汽门的波动是随机的，逐渐减小直至消失。4.3. 某厂高压调门抖动及其处理4.3.1 现象(1) 在 1 号机组投运后， 3 号高调门经常出现抖动的现象， 导致阀门管理方式由顺序阀跳为单阀方式，引起机组负荷波动。其间检查了控制回路的各段连接电缆，对 MVP卡进行了更换、调整，但未能消除抖动现象。(2) 为进一步分析问题，尝试将 3 号高调门

43、的 MOOG阀线圈解除 1 组，结果 3 号高调门的抖动现象基本消除。4.3.2 原因MOOG 阀的 2 组线圈是冗余配置的， 其中任意 1 组故障后，另外 1 组仍然能够维持工作。而从 MVP卡件的线路图中分析，这 2 组线圈在输出回路中是并联关系。 MVP卡的驱动输出接近于电流源，原来须分别负载 2 组线圈上的工作电流，当解除其中 1 组后使电流源负载减轻 50，因此相对原来 2 组线圈而言工作更加稳定，对干扰信号的抑制能力得到加强，但这样做降低了回路的可靠性。现场的这种干扰对于每个调门控制回路上的作用基本相同。当解除全部M0OG阀的冗余线圈后，加强对干扰信号的抑制能力，调门才能够稳定工作

44、。 上述处理方法牺牲了回路的冗余程度，从某种意义上降低了可靠性。但是因为原 DEH系统的硬件无法有效抑制现场叠加的随机干扰，故用牺牲冗余度来克服干扰引起的调门抖动也是为保证汽机安全稳定运行不得已的选择。对此，应用抗干扰能力更强的伺服词驱动卡替代现在的MVP卡，同时满足抗干扰和冗余输出的要求。4.4 油管振动4.4.1现象EH油管路振动虽然发生不多，但安装不好也会出现问题。如某台l35MW机组，系统运行一段时间后，发现EH 油管路振动较大，特别是靠近油动机部分发生高频振荡，振幅达05mm以上，引起检修人员的极大关注，虽未产生故障，但油管振动会引起接头或管夹松动，造成泄漏，严重时会发生管路断裂，引

45、发较大事故。4.4.2原因分析引起油管振动的主要原因如下。(1) 机组振动。油动机与阀门本体相连，如135MW机组中压调门，油动机在汽缸的最上部当机组振动较大时，势必造成油动机振动大，与之相连的油管振动也必然大。(2) 管夹同定不好。EH系统安装调试手册中规定管夹必须可靠同定，如果管夹固定不好，会使油管发生振动(3) 伺服阀故障，产生振荡信号，引起油管振动。 (4) 控制信号夹带交流分量，使 HP油管内的压力交变产生油管振动。 （ 5）没有足够的辅助油源（如蓄能器等）来稳定油压，如某厂一次调频动作时，由于在运转层调门附近没有蓄能器，系统蓄能器是位于 0 米层油站旁边。当阀门因频率动作时，导致用

46、油量大幅波动而导致油管发生振动。4.4.3解决方法4.4.3.1 对于振动类问题， 可以通过试验来判断是哪一种原因引起的振动。 如当振动发生时，通过强制信号将该阀门慢慢置于全关位置， 关闭进油门，拔下伺服阀插头， 测量振动。如果此时振动明显减小， 说明是伺服阀或控制信号问题： 如果振动依旧， 说明是机组振动。对于前一种情况，打开进油门，使用伺服阀测试工具通过加信号的方法将阀门开启至原来位置，如果此时没有振动，说明是控制信号问题，由热工检查处理；如果振动加大，说明是伺服阀故障，应立即更换伺服阀。4.4.3.2应检查系统油压的波动情况，如油管振动是因为油压波动引起，应检查蓄能器的配置是否正确，如油

47、站与阀门距离较远，可考虑在调门附近增加适当的蓄能器以补充调门频繁动作而导致的用油量的增加。4.5LVDT传感器故障4.5.1 典型现象4.5.1.1某厂 DEH系统采用 LVDT(阀位反馈传感器 ) 为双通道高选位置反馈方式，即阀位反馈传感器同时输两路阀位信号。进人控制系统后选阀位高值。该方式可以克服单通道位置反馈方式的部分缺陷，可以避免单通道阀位反馈传感器由于信号消失使阀门全开，从而引起汽轮机超速的可能性。但是双通道高选LVDT 位置反馈也存在由于位置选高值会引起阀门关闭，使负荷减少的可能。如某厂4 号机组 (135MW)运行中出现 1 号调门关闭，负荷从 978MW下滑至 574MW的现象

48、，主汽压力从136MPa上升至 144MPa，造成过热器安全门动作。本次异常的原因是 1 号调门的 LVDT1故障。其开度信号虽然被高选选中，但未真实反映 1 号调门开度 ( 比实际值偏大 ) ， DEH通过 VCC卡硬件判断，将 1 号调门关闭。4.5.1.2某厂 1 号机组运行期间，多次出现调门晃动现象，其特征是：调速汽门的开度指令保持不变，而调速汽门的开关程度忽大忽小、反复振荡，造成负荷随之波动，相应的 EH油管晃动，给机组的安全运行带来了较大的威胁； 1 号机 4 号高压调门 LVDT传动杆在运行中断裂； 1 号机 3 号高压调门 LVDT就地位置 1 号机 4 号高压调门 LVDT传

49、动杆断裂是由于传动杆与变送器有摩擦， LVDT传动杆长，阀门频繁动作损坏传动杆； 1 号机 4 号高压调门 LVDT就地位置与 CRT开度显示不符，有可能是LVDT传动杆位置变动或信号电缆有干扰信号。4.5.2 原因分析及解决方法4.5.2.1DEH控制系统的阀门执行机构是阀门位置伺服控制回路组成的闭环控制装置，跟随阀门移动的阀门位移传感器(LVDT)将阀门的位置信号转换成电气信号，作为伺服控制回路的负反馈。计算机输的阀门位置指令信号与阀门位置反馈信号相等时，阀门被控制在某一位置。可见阀门位置反馈信号在阀门伺服控制同路中是一个非常重要的信号，该信号的可靠性直接关系到闭环控制装置的可靠性。LVD

50、T实质是一只差动变压器。有三根引线。当 1 号、 3 号任一根线开路时，输出信号至最大；当2 号线开路时，输信号至最小。当汽轮机处于单阀控制时，LVDT故障造成的危害会小一些；当汽轮机处于顺序阀控制方式时，1 号、2号调门的LVDT故障造成的危害就会大一些。甚至停机。解决方法采用LVDT智能高选阀位反馈方式。：LVDT 信号偏差大报警、自动判别并切除故障信号、信号超出正常范围时则输出为低限值等逻辑判断能力，使两只 LVDT 实现真正的双冗余，将系统故障率降到最低。4.5.2.2参数设置不当。在输入指令不变的情况下，调门反馈信号发生周期性的连续变化。 2 只 LVDT在 VCC卡内部高选，但如果

51、2 只 LVDT频差过小，会导致高选在2 只 LVDT之间来回切换造成振荡，但这种振荡只要通过将频差调大即可避免。4.5.2.3机械原因造成故障。 连接 LVDT铁芯与线圈内壁产生径向摩擦，将铁芯或线圈磨坏，导致调门波动；这种情况比较复杂，原因很多，调门与LVDT膨胀不均、调门振动、铁芯固定不正等都会导致这种情况。可以采取以下方式避免，安装时尽量保证铁芯与连接板孔垂直，将铁芯提起对准线圈孔洞与连接板孔让铁芯自由落体直至顺利通过2孑L，然后将铁芯固定，对LVDT进行全行程的滑动检查，观察LVDT铁芯和滑杆走动是否顺畅；也可将 LVDT传感器改为万向节型，效果也不错。4.5.2.4两只 LVDT交

52、叉工作相互干扰阀门位置反馈是取现场对应阀门的两只LVDT的高选值，运行中2 只 LVDT数值相近。经常出现大小相互交错现象，造成高选后LVDT 值波动，使高调门发生摆动，影响机组的稳定运行。对此，采用了将一个LVDT 的零点和满度调得稍微小一点，这样就避开了数值交叉点，解决了高调门不正常摆动。在运行过程中， 如果故障一路 LVDT信号成为高选值， CRT上就不能正确反应出实际阀位，运行人员不能迅速发现问题，影响机组的安全运行。针对这一问题，修改了控制器组态，对两路 LVDT 的反馈信号进行判断，增加偏差大报警信号，并接人声光报警，以便运行人员及早发现和解决问题，真正实现了两路 LVDT相互冗余

53、。4.5.2.5 接线问题。 2 只 LVDT导线用同 1 根电缆线造成信号干扰； LVDT导线与金属接触，极易造成导线磨损接地，致使位置反馈跳变，造成调节门摆动。正确的方法应当是每个 LVDT单独采用 1 根屏蔽电缆。4.5.2.6原设计的 LVDT的细长芯杆一端直接与油动机活塞杆固定联接，另一自由端在线圈中产生位移，振动容易引起传感器动静部分磨损和芯杆断裂。针对这一问题，现将位移传感器的细长芯杆直接与阀门联接改为长粗杆过渡联接的方式，粗杆下部分与油动活塞固定相连，中间采用活动关节与上部分粗杆相连，位移传感器的芯杆一端再固定在粗杆上部，另一端为自由端，改进后传感器芯杆的固定端由原来的刚性连接变成了柔性连接，既减少了动静部分的摩擦，又消除了芯杆上承受的应力，即使振动较大也不易磨损和断裂。这种