分析在线组态调门开启逻辑减小汽轮机组大轴振动

马超

摘要：通過对某公司#1机组大轴振动情况的分析，在线组态DEH逻辑改变调门开启顺序，减小汽流扰动作用力的影响，改善了机组振动情况，提高了机组的安全性、经济性和出力能力，取得了较好的经济效益和良好的社会效益。某公司#1号机组为200MW循环流化床汽轮发电机组，机组运行中出现汽轮机#1轴瓦振动的现象，无法满负荷运行。经过DCS系统在线组态修改DEH逻辑，改变汽轮机高调门开启顺序后，成功的减小汽轮机组大轴振动，机组可满负荷运行。

关键词：DCS;在线组态;振动

一、设备概况

（一）汽轮机

哈尔滨汽轮机有限责任公司生产的NZK200-12.75/535/535型超高压、一次中间再热、单轴、双缸、双分流、双排气、直接空冷凝汽式汽轮机，有2个高主门、4个高调门、2个中主门、2个中调门。4个高调门分为两组，其中#1、#4调门为一组，#2、#3号调门为一组。

（二）DEH

本机采用数字式电液调节系统（简称DEH控制系统），其液压调节系统（简称EH系统）控制介质为14MPa的磷酸脂抗燃液，由一个独立的高压抗燃油供油装置供给整套液压控制系统。而机械保安油为1.96MPa的透平油，由汽轮机主轴带动的离心式主油泵供给。每一个进汽阀门均配有一个执行机构以控制其开关：其中高、中压自动关闭器执行机构（油动机）为开关型两位式执行机构（油动机）。高、中压调节阀执行机构（油动机）为连续型伺服式执行机构（油动机），可以接受士40mA的阀位控制信号，控制调节汽阀的开度。所有执行机构（油动机）的工作介质为高压抗燃油，均为单侧进油，即靠油缸液压力开启阀门，靠弹簧力关闭阀门。

二、机组振动情况分析

#1机组负荷175MW，多阀控制方式，在负荷变化过程中，当调门开度改变时，#1瓦振动变化较大，盖振在15～18μm，X/Y向振动在91/88～144/131μm之间变化。

依据机组振动特征，结合对设备安装检修与运行参数的分析，造成#1瓦振动偏大的原因有以下几点：

1.调门重叠度线性不好，在负荷变化时，机组圆周进汽不均匀或存在较大的扰流，使机组#1瓦X/Y振动增大，通过改变负荷，既进汽方式，可以降低振动水平。

2.主油泵齿形联轴器套筒汽机侧端盖固定螺栓松动，造成端盖等部套松动，影响#1瓦振动。也存在主油泵齿形联轴器出现问题的可能。

3.#1瓦瓦枕紧力偏小，使#1瓦的抗振性降低。另外可能出现上瓦瓦块固定螺栓松动情况，使振动恶化。综上所述，造成#1汽轮发电机组出现的轴系振动超标的原因：一是轴系对中与转子平衡不良;二是存在汽流扰动作用力的影响;三是轴承的负荷分配与转子扬度有待改进;四是轴瓦等部件可能存在松动情况。

三、方案制订、试验

为减小机组振动决定在不停机状态下，试验观察改变调门进汽顺序后的振动情况;机械部分在机组大小修期间对轴系进行检修。

试验方案：将#1机#1、#2、#3、#4高调阀门控制由顺序阀控制切为单阀控制，观察轴振动情况;逐个交替将#1、#2，#3、#4高调门阀门关到零，观察轴振动情况。并根据试验结果，重新制定#1机高调门开启顺序。

经过试验，当调门开启顺序为GV4+GV3→GV2→GV1时，可减小机组大轴振动，尤其是#1瓦X方向振动明显减小、Y方向振动平稳，#2瓦Y向振动明显减小、X方向振动平稳，轴系其余各振动测点无明显变化。

四、在线组态

根据振动试验结果，决定通过在线组态DEB逻辑的方式将#1机高调门控制阀开启顺序由GV1+GV2→GV4→GV3修改为GV4+GV3→GV2→GV1。

（一）逻辑分析

采用在线组态方式，重点是保证逻辑修改过程的正确性，难点在于不停机。由于调门控制逻辑较为复杂，为防止误操作，必须选好切入点对调门逻辑内容进行认真的分析。为减小组态工作量，确保逻辑修改无误，以单/多阀切换控制为切入点对该点之前的阀门流量分配逻辑和之后的阀位设定输出进行分析。

阀门阀位输出实际也就是分配到该阀门的蒸汽流量，要实现开启顺序由GV1+GV2→GV4→GV3变为GV4+GV3→GV2→GV1，也就是将原分配给GVl调门的流量分配GV4，同理将其他调门流量作出调整。通过对逻辑图分析，确定：原阀门管理逻辑中GVl部分26号SFT功能块输出至34号MUL功能块，修改为29号SFT功能块输出至34号MUL功能块，GV2部分27号SFT功能块输出至35号MUL功能块，修改为28号SFT功能块输出至35号MUL功能块，同理对GV3、GV4逻辑部分进行修改。

由于阀门特性曲线不尽相同，故在修改阀门流量逻辑后，根据调整后的逻辑对GV阀位设定输出的各调门多曲线函数f（x）功能块参数进行相应调整。

（二）在线组态

稳定机组负荷在180MW左右，AGC退出运行，机组没有重大设备操作，高调门控制为单阀控制，DEH、ETS、DCS系统工作正常。

启动XDPS总控软件Netwin.exe，在Netwin中以ENG登录，上装#11DPU组态，并对#11DPU组态进行备份。强制GV 1.GV2、GV3、GV4阀位为当前值，机组处于单阀调压控制方式。根据预先制定的逻辑修改方案对GV阀门管理及GV阀位设定输出逻辑进行修改调整。

由于修改后逻辑连线出现交叉，为防止误连，采用了隐藏连线、指定功能块连接方式。再次检查逻辑无误后，写组态到#11DPU电子磁盘，同时拷贝到副控，并写盘。释放GV1、GV2、GV3、GV4阀位输出值。

经过随后的观察试验，各调门控制功能正常，机组大轴振动减小，尤其是#1瓦X方向振动明显减小、Y方向振动平稳，#2瓦Y向振动明显减小、X方向振动平稳，轴系其余各振动测点无明显变化。至此，#1机在线组态DEH调门开启逻辑成功。

五、结束语

单元机组大轴振动是一个复杂问题，应根据机组振动特点具体分析。某公司#1机组不停机通过在线组态DEH逻辑改变调门开启顺序，减小汽流扰动作用力的影响，改善了机组振动情况，提高了机组的安全性和出力能力，同时避免了机组启停操作，提高了机组经济性，取得了较好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]山东电力集团.汽轮机运行值班员[M].北京：中国电力出版社，2005.