660 MW机组DEH系统双LVDT改造浅析

张 伟，周文民

(华电潍坊发电有限公司，山东 潍坊 261204)

华电潍坊发电有限公司4号机组汽轮机主汽门、调节汽门为单LVDT(线性差动变速器)控制方式，由于可靠性低，一旦出现LVDT故障将直接导致主汽门或调节汽门阀门 (汽阀)反馈异常，造成大小机控制回路开环、自动控制系统失灵，引起机组负荷波动、转速失控甚至汽轮机超速等严重事故。为提高控制水平、防止机组运行工况恶化、避免设备非正常停运、减少故障率、提高机组安全经济性，借鉴3号机组改造成功的经验对4号机组进行双LVDT改造。

1 LVDT概述

LVDT是火电厂DEH系统中反馈汽轮机主汽门和调节汽门开度的测量元件，作用是将油动机活塞位移 (阀门开度)信号转换成电压信号。电压信号送到伺服放大器前先与计算机送来的信号比较，差值经过伺服放大器功率放大并转换成电流值后，驱动电液伺服阀控制油动机和汽阀。当汽阀开度满足计算机输入信号要求时，伺服放大器输入偏差为零，汽阀处于稳定位置［1－2］。

LVDT差动变压器式位移传感器特点如下。

a． 原理直观、结构简单、工作可靠、使用寿命长，出线都用绝缘材料包住，抗高温;

b． 灵敏度高、线性范围宽、重复性好;

c． 分辨率高、微小动作即有感应电压输出;

d． 结构对称、零位可恢复，可重复安装使用;

e． 输入和输出隔离，抗干扰性好。

2 LVDT工作原理

常见的LVDT有2种:三线制和六线制［3］。

2.1 三线制LVDT工作原理

LVDT由铁心、绕组骨架、外壳和1个感应绕组组成 (见图1)。感应绕组ac加上中间抽头b，可看成1个滑线变阻器，当铁心产生位移时，ab和bc间感应电压产生1个压差，通过此压差可算出铁心位移，以判断LVDT位移及方向。ab间阻值等于bc间阻值，阻值ab+bc=ac，可通过测量阻值来确认LVDT的好坏。安装该种LVDT首先要确认中线b，通过开关油动机的方向和反馈的增大或减少来决定LVDT a和c位置。

2.2 六线制LVDT工作原理

LVDT由铁心、绕组骨架、外壳、1个初级绕组和2个次级绕组组成 (见图2)。初级绕组、次级绕组分布在绕组骨架上，绕组内部有1个可自由移动杆状衔铁。当衔铁处于中间位置时，2个次级绕组产生的感应电动势相等，此时输出电压为0;当衔铁在绕组内部移动并偏离中心位置时，2个初级绕组产生的感应电动势不等，有电压输出，其电压大小取决于位移量。为提高传感器灵敏度、改善传感器线性度、增大传感器线性范围，设计时将2个次级绕组反串相接 (电压极性相反)，LVDT输出电压是其电压之差，且与铁心位移量成线性关系。

3 反馈故障因素调查

通过对近几年来反馈故障导致的机组停机或降负荷因素进行统计分析 (见表1)，可知单LVDT运行的故障率可达86.0%，由此得出双LVDT改造的必要性。

4 双LVDT改造方案

4.1 LVDT的安装

双LVDT改造主要做了以下工作:首先经过现场考察确立LVDT合适的安装位置;在已有设备的基础上焊接LVDT固定的槽钢;按照固定LVDT的螺栓位置在槽钢上打上定位孔洞;通过花角铁把2支LVDT一起连接在各门的连接杆上;打开原电缆的槽盒 (有些用切割机重新开了孔洞);铺设从LVDT到电子间的电缆;确定LVDT原边绕组、初级绕组和次级绕组的接线 (接线判断［4］:增加或减小调节门指令时，阀门不动作，把任1组初级绕组接线调换即可;当增加调节门指令、阀位反馈减小、就地阀门关方向运动时，伺服阀输出指令线反串相接;当增加调节门指令、阀位反馈减小、就地阀门开方向运动时，2次初级绕组反串相接)，接线后先用焊锡把接头焊好，然后套上黄腊管，再用粘胶带包裹好;电子间IMHSS03模块接线;在工程师站进行组态逻辑修改;最后进行LVDT的调试(包括原有LVDT和新装LVDT)。

4.2 LVDT的调试

a． 在阀门校验时先将端子TB1－7/8(TRIP BIAS)解开，或将“TRIP BIAS”信号的 DSO14模件拔出，等阀门校验完毕后再恢复。目的是避免跳闸偏置信号误发，造成阀门不能正常动作。

b． 插入HSS03模件，工作正常，状态灯绿灯亮。

c． 机组挂闸，将阀门全关 (需就地确认阀门是否关闭)。在COMPOSER组态中将功能码55(HSS03)的S15位置为显示电压值。记下此时的阀门关闭电压值V1。

d． 打开阀门 (需要就地确认阀门是否打开)，并记录阀门全开的电压值V2。

e． 计算阀门的零位电压值－V3。计算公式为(|V1|+|V2|)/2=V3。

f． 在 COMPOSER组态中将功能码 55(HSS03)的参数S18设为－V3。将阀门全关，观察此时的电压值，调整LVDT的铁心杆，使阀门的反馈电压值等于－V3。

g． 将阀门全开，记录此时的电压值V4。在COMPOSER组态中将功能码55(HSS03)的参数S19设为V4。

4.3 LVDT传感的使用注意事项

LVDT是比较精密的仪器，安装时不能让铁心和测杆产生变形弯曲，否则会严重影响测杆活动的灵活性和测量结果。

LVDT的壳体是高导磁材料，应避免受撞击。测杆应与阀门移动方向保持一致，同心度要好。传感器与被测物的接触面应具有一定光洁度。

LVDT的最佳工作区段在测杆活动区的中间部分。测杆全部伸出和全部压缩的区段均非最佳工作区。安装传感器时应调节传感器壳体，根据量程估算大致间隙。

外接的“正、负”电源建议采用线性电源。若用开关电源，信号输出中的干扰电压会明显增大。每块电路板的实际耗电不大于±30 mA。

当测杆受灰尘或油污污染时，应用酒精棉擦拭、清洁测杆，传感器不可随意拆卸，以免损坏或降低测量精度。LVDT的正常工作温度为50～100℃，最大耐温为140℃。

5 结束语

通过1年来对改造后3号机组DEH系统的跟踪检查和测试［5－7］，可见其运行情况良好，阀门动作偏差在1%以内，被控量指标进一步提高，从未发生误动、拒动及误报、拒报，实现了预期目标，直接提高了全厂经济效益和安全指标，为今后各项工作奠定了良好基础。

［1］ 丁小平．火电厂DEH系统中LVDT的常见故障及处理［J］．安徽电力，2011，28(1):61－62．

［2］ 宋占国，聂 强．DEH系统电液伺服阀典型故障原因分析［J］．东北电力技术，2007，28(1):32－34．

［3］ 王宏娟．LVDT在国产汽轮机中的应用分析［J］．机械工程师，2010，42(3):139－140．

［4］ 片秀红，张东风，陈德伟．LVDT传感器在发电厂应用中的研究与探讨［J］．计量与测试技术，2010，37(6):53－56．

［5］ 王瑛玖，刘 智，付翰伟．汽轮机DEH系统改造中的一次调频的研究［J］．东北电力技术，2011，32(8):15－18．

［6］ 丁文库，李海涛，吕晓武，等．汽轮机DEH系统中电液转换器性能的分析与比较［J］．汽轮机技术，2006，48(3):193－195．

［7］ 刘媛杰，朴在林．基于DCS汽轮机DEH控制系统的优化研究 ［J］．浙江农业学报，2011，23(5):1 034－1 037．