浅谈电厂汽轮机压力调门异常波动原因及解决方法

朱晓燕

摘要：汽轮机蒸汽压力调门直接对汽轮机转速以及机组负荷稳定状态造成影响，有任何异常波动都会令机组的安全运行受损，但是在机组运行中，时常发生工况运行稳定时压力调门出现异常波动现象，给机组安全运行带来很大隐患，现就调门波动可能产生的原因进行分析并就解决方法进行分析。

关键字： DEH  压力调门  波动  EH油   LVDT装置  VC卡  MOOG阀

前言：乌石化热电厂3台汽轮机的蒸汽压力调节门控制方式均为高压抗燃油（EH油）供给电液伺服阀（MOOG阀）来进行控制操作，自机组投运以来4#机和5#机的近些年来时常有压力调门异常波动现象频发，3#机运行较为稳定，对调门进行波动原因通过对控制原理、控制设备进行分析，找出可能引起波动的原因，再想方法对这些因素进行控制，达到汽轮机运行平稳的目的。

一、调门控制方式和主要设备功能的介绍

4#机和5#机的采用是数字式电液调节系统，使用EH油控制，其中高、中、低压调节阀执行机构为为伺服式执行机构，可以接受±40mA阀位控制信号。高、中压调门均为单侧进油，靠液压力开启阀门，弹簧力关闭阀门。每个阀门由油动缸、伺服阀（MOOG）、位移传感器（LVDT）组成及其他元件组成，阀门控制系统（DEH）是采用tricon1131系统，并使用KJS-VC 模块。

KJS-VC是专门为 DEH 系统设计的智能型伺服卡，主要用来将非标准信号（-20 mA～+20 mA）转换为标准的4～20mA用，它接受DEH的控制指令（4～20mA），并同时接收将现场位移传感器（LVDT装置）两只指示信号（-20 mA～+20 mA），将 LVDT 位移传感器信号作反馈量，按 PID 算法输出模拟电压（或电流）信号，去控制“MOOG阀”，同时该模块还具有手操及故障诊断功能，并能够对输出进行偏置和增益调整，VC还对两只LVDT的信号进行高选运算，将高的信号转化为标准的4～20mA信号的送至DEH，参与调门控制运算。

MOOG阀接到指令后（如图一），伺服阀力矩马达中的电磁铁线圈中就有电流通过，并带动挡板转动，此挡板伸到两个喷嘴中间。在正常稳定工况时，挡板两侧与喷嘴的距离相等，使两侧喷嘴的泄油面积相等，则喷嘴两侧的油压相等。当有电气信号输入，挡板移近一只喷嘴，使这只喷嘴的泄油面积变小，流量变小，喷嘴前的油压变高，而对侧的喷嘴与挡板间的距离变大，泄油量增大，使喷阻前的油压力变低，这样就将原来的电气信号转变为力矩而产生机械位移信号，再转变为油压信号。

位移传感器（LVDT），由芯杆、线圈、外壳等组成，当铁芯与线圈之间有相对移动时，如铁芯上移，次级线圈感应出电动势，经过整流滤波后变成表示铁芯和线圈的相对位移的电信号输出做为负反馈，计算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。在具体设备中外壳不动，铁芯通过杠杆与执行机构活塞相连，输出的信号可以模拟汽阀的开度，为了提高控制系统的可靠性，每个执行机构安装两个位移传感器。出于对汽轮机安全运行考虑，两只LVDT进行高选的结果去DEH。

二、可能引起调门波动原因的分析及解决方法：

1、控制回路信号不稳，导致调门波动。

每一个MOOG阀有两组线圈，以前出现过现场接线端子松动引起的故障，建议将现场接线改为焊接方式，每次检修时对线路的屏蔽和完好性进行检查测试。

2、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，造成VC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。

严格检查接地是否规范，信号线屏蔽层单点接地，接到机柜仪表屏蔽地上。并对现场接线采取焊接方式，对每一根接線检查绝缘层的完好性。

3、伺服阀故障。

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。

我厂每月对油品进行检测，定期更换抗燃油，仪表检修时会对MOOG阀内部滤网进行清洗，但是因该阀精密性，自己清洗达不到要求，只能对滤网进行清洗减少颗粒物。保证油质，还特别要注意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，再安装伺服阀，也可有效地防止伺服阀“大面积”堵塞。

4、LVDT传感器故障

DEH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。

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。调整2只LVDT频差，避免因频差过小，会导致高选在2只LVDT之间来回切换造成振荡。

LVDT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，建议定期加工新的LVDT安装支架，以消除支架变形带来不平衡力，引起意外波动。

三、汽轮机压力调门控制系统的日常维护措施：

1、日常定期对DEH系统各压力调门控制状态参数、数据曲线进行检查，主要检查调门控制中控制指令、LVDT信号、输出MV值等参数是否正常，通过查看历史控制曲线分析高调门控制状况，及时发现信号变化趋势，把设备问题消除在设备或信号出现故障造成影响前。

2、现场定期对高调门附近环境温度、振动情况进行检查，对LVDT动作顺畅情况、油动机与LVDT连接紧固情况进行重点检查，检修期间对所有端子接线全面进行紧固。

3、由于LVDT工作环境相对温度高，对LVDT使用寿命影响较大。一旦LVDT故障将直接影响调门控制，在线更换LVDTY调整参数具有一定危险性，建议对LVDT进行定期绝缘检查，采取定期更换方法确保LVDT设备的运行可靠。

4、伺服阀故障的主要原因为力矩马达被污染导致伺服阀动作不良，因此，对于调门伺服阀前滤网，检修时进行定期更换。对伺服阀要定期进行清洗、更换力矩马达和先导阀，防止污染，杜绝故障发生。伺服阀的装拆应在尽可能干净的环境中进行，操作时应先去掉接到伺服阀上的电气信号，再卸掉液压系统的压力，然后拆下伺服阀。在干净、相容的商用溶剂中清洗所有的零件，零件可以晾干或用软气管以洁净、干燥的空气吹干。另一种方法是采用超声波清洗仪对伺服阀进行清洗。清洗后的伺服阀，可以作为备件轮流使用，降低费用。

5、保证EH油质合格是确保高调门控制正常的重要因素。EH抗燃油犹如人体血液，需要维护，需要定期更换滤芯和投用再生装置，以及进行定期在线净化装置投运。对EH油质要进行重点监督管理，定期进行油质化验，保证EH油质运行指标。

五、结束语

上述是我厂汽轮机运行过程中因蒸汽压力调门波动，我们对波动原因的可能性进行分析，并找出一些应对措施。通过日常维护和检修摸索，同时在维护和检修方面制定定期工作标准，加强日常对压力调门控制设备的维护检查，减低了调门的故障率，对汽机安全运行提供可靠保证。