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    （內蒙古京科發電有限公司工程管理部，內蒙古 興安盟 029400）潘海峰
                                
    潘海峰（1976-）男，內蒙古赤峰人，本科，電力工程師，研究方向為火力發電廠熱控專業的調試與維護。

    摘要：本文介紹了DEH系統運行中常見的因LVDT傳感器、電纜及信號連接、DEH軟硬件、環境因素等引起的故障及處理方法，通過機務和熱工兩方面，重點分析了調門波動現象、產生原因，交流了相應的處理經驗，根據個人的工作體會，提出了DEH系統故障處理時應注意的安全技術措施。

    關鍵詞：DEH；故障分析處理；可靠性；安全技術措施

    Abstract: The article describes the common breakdowns caused by LVDT sensor, cable connection and signal connection, DEH hardware and DEH software, environmental factors and so on, and treatment methods in DEH system. From the locomotive and thermal views, we analyze the pitch fluctuation and its reason, share the experience in handling these breakdowns, and propose some safety measures in dealing with DEH system failures based on personal experiences.

    Key words: DEH; Analysis and treatment of breakdown; reliability; Safety measures

    DEH系統的運行可靠性，是機組安全經濟運行的保證；DEH控制系統運行中經常會出現故障，能否正確處理，將影響到整臺機組的可靠運行。作為檢修、維護工程技術人員，在處理DEH系統問題前，必須首先判斷設備的故障點，了解設備出現故障的具體部件、嚴重程度及處理過程中必須遵循的方法，充分認識到故障的復雜性，否則若處理不當可能產生的嚴重后果。本文根據作者的工作經驗，分析了DEH系統的常見故障及處理辦法，供從事DEH運行及維護的技術人員參考。

    1 DEH系統常見故障原因分析處理

    DEH控制系統在運行中，筆者遇到較常見的故障，是汽輪機轉速不穩，調節汽閥開度波動大且擺動頻繁。如一臺135MW機組帶100MW運行時，運行人員將協調控制方式改為DEH控制方式投人功率反饋回路。約10s后高調門出現較大范圍的波動，功率出現振蕩擺動現象。運行人員立即退出功率反饋回路，機組負荷約在30s內降到60MW，導致主汽壓力急劇上升，鍋爐安全閥動作。引起這類故障原因，涉及機務、熱工部件和人員多方面，下面分別進行分析：

    1.1 機務設備異常引起調門波動及處理

    機務設備異常引起調門波動的原因，常見的有伺服閥故障、連接間隙、機械安裝不當等引起。

    （1）伺服閥故障

    某個伺服閥故障后，輕則其對應的調門將不能正常響應DEH控制系統的輸出指令，從而引起調速系統工作擺動，重則可能造成閥門全開或全關，導致機組停機或不能正常啟動。這類故障較常見，引起的主要原因是油質不合格，有渣滓等沉淀物存在，造成伺服閥機械部分卡澀堵塞所致。伺服閥故障范圍可以通過VCC卡的飽和電壓S值判斷，當VCC卡的S>3V時，表明伺服閥堵在關的一邊，造成閥門全關；VCC卡的S<-3V時，表明伺服閥堵在開的一邊，造成閥門全開。伺服閥沒有堵塞，但運行一段時間后出現的故障，可以通過輸出S值的大小改變情況來判斷，如伺服閥機械偏置不正確，導致S值過小將使閥門不能全關或全開到位；如靈敏度不夠，將S值出現較大變化時閥門才有響應。

    解決伺服閥堵塞故障的方法，是通過機務人員加強濾油、保證油質，特別要注意EH油系統檢修后的油循環，在油質合格前將伺服閥旁路，不讓油流過伺服閥，油質合格后，再將伺服閥投入，可有效地防止伺服閥“大面積”堵塞。

    （2）連接間隙引起LVDT組件連接件受損

    由于調速汽門閥體本身的高頻率振動，造成LVDT組件連接件受損，連接件之間間隙過大，引起調節門有規律的擺動；這種擺動現場幾乎觀察不到，只能從歷史趨勢中觀察出來。如#1號機組GV2曾連續幾個月出現這種的擺動，原因一直未查出。后在機組檢修時發現LVDT組件中銷子與連接塊有嚴重磨損，產生了2mm間隙，造成LVDT在這個間隙范圍上下晃動，引起閥門的頻繁動作。消除了間隙后投運系統，擺動現象消失。

    （3）機械原因造成故障

    DEH改造后，調節門LVDT安裝方式原設計為閥門引出桿和LVDT鐵心用螺母連接，緊固后閥門引出桿和鐵心成為一個固定整體。當閥門開關動作時，由于閥芯運動軌跡呈不規則直線，連接LVDT鐵芯與線圈內壁產生徑向摩擦，長期摩擦造成鐵芯或線圈的磨壞而引起調門波動，有的還引起傳感器芯桿斷裂；導致這種情況發生的原因很多，如調門與LVDT膨脹不均、調門振動、鐵芯固定不正等。在機組檢修中，檢修人員將位移傳感器的細長芯桿直接與閥門聯接改為長粗桿過渡聯接的方式，粗桿下部分與油動活塞固定相連，中間采用活動關節與上部分粗桿相連，位移傳感器的芯桿一端再固定在粗桿上部，另一端為自由端，改進后傳感器芯桿的固定端由原來的剛性連接變成了柔性連接，既減少了動靜部分的摩擦，又消除了芯桿上承受的應力，即使振動較大也不易磨損和斷裂。此外安裝時盡量保證鐵芯與連接板孔垂直，將鐵芯提起對準線圈孔洞與連接板孔讓鐵芯自由落體直至順利通過2孔，然后將鐵芯固定，對LVDT進行全行程的滑動檢查，觀察LVDT鐵芯和滑桿走動，確認順暢；這種連接方式在安裝時相對麻煩一些，但可靠性得到了提高。

    1.2 LVDT傳感器故障及處理

    （1）雙通道LVDT信號高選

    DEH系統通常采用雙通道LVDT（閥位反饋傳感器）位置反饋信號高選方式。該方式可以克服單通道位置反饋方式的部分缺陷，避免單通道閥位反饋傳感器由于信號消失使閥門全開，從而引起汽輪機超速的可能性。但是雙通道高選LVDT位置反饋也存在由于位置選高值會引起閥門關閉，使負荷減少的可能。如某臺機組(135MW)運行中出現1號調門關閉，負荷從97.8MW下滑至57.4MW，主汽壓力從13.6MPa上升至14.4MPa，造成過熱器安全門動作。這次異常的原因是#1調門的LVDT1故障，其開度信號（大于實際值）被高選，通過VCC9卡硬件判斷誤關閉1號調門。

    另一臺機組運行期間，多次出現調速汽門的開度指令保持不變情況下，調速汽門開度晃動振蕩，幅度忽大忽小，負荷隨之波動和相應的EH油管晃動，使得該機組的4號高壓調門LVDT就地位置與CRT開度顯示不符，LVDT傳動桿在運行中斷裂；故障原因是由于傳動桿與變送器有摩擦，LVDT傳動桿長，閥門頻繁動作損壞了傳動桿引起。

    1.3 電纜及信號連接故障及處理

    （1）LVDT信號電纜問題

    2只LVDT導線用同1根電纜線易造成信號干擾。其一是因為LVDT導線與金屬接觸，極易造成導線磨損接地，致使位置反饋跳變，造成調節門擺動。其二是LVDT傳感器反饋信號在從就地傳回機房變送器的過程中，由于現場各種大功率電機動力纜的電場干擾，以及各種電氣設備的電源電統與反饋信號電纜的混雜交錯，使反饋電壓信號極易受到外部電場的干擾。系統靜態時用示波器觀測反饋信號可見干擾成分，當大的電氣設備啟停時，信號所受的干擾更為明顯。為克服外界電場干擾，可專門為DEH控制及反饋信號電纜敷設單獨的封閉電纜槽盒，使其與現場的干擾源屏蔽開來，以減少這類干擾的產生。某廠DEH系統改造之初，反饋信號連接選用的是一根l4*1.0屏蔽纜，接兩個調門共四路LVDT反饋信號。雖然反饋信號線間屏蔽接地處理的很好，但靜態時實測反饋交流電壓有（0.06~0.1）V的信號波動，改進接線方式，用一根4*1.0屏蔽纜單獨對應一支LVDT傳感器，波動值范圍降為（0.01~0.03）V，波動值顯著下降。由此可見，采取用一根多芯屏蔽電纜帶多路反饋信號的連接方法，不利于克服多路LVDT反饋信號間的相互干擾，因此應當將每個LVDT信號單獨采用1根屏蔽電纜傳輸。

    （2）連接或接線接觸不良

    控制回路指令線松動，接觸不良會導致伺服閥頻繁動作；連接的信號插頭松動、脫落，LVDT線圈開路或短路，都會使得反饋信號失真；如為了檢修方便，新華公司設計的傳感器引出線采用航空插頭連接形式，而傳感器長期工作在溫度高、振動大的環境，極易造成插針氧化和接觸不良，運行中曾多次發生由此引起的信號異常。改為直接焊接引線后此類故障未再發生。另一次機組運行中，運行人員發現3號機組DEH系統OIS上顯示高調1、高調2、中調1、中調2頻繁出現全關現象，現場檢查實際情況相同。

    為維持機組繼續運行，熱工人員采用電池控制1、2號高調門和1、2號中調門全開，通過進一步查找，發現VCC卡的+5 V電源環線端子松動造成調門故障，重新緊固+5 V電源端子，用萬用表檢查其它電源正常后，撤電池，系統恢復正常運行。

    （3）屏蔽接地不規范

    當二支位移傳感器發生干擾或DEH各控制柜及端子柜內屏蔽接地線不好，電源地CG和信號地SG未分開，造成VCC卡輸出信號含有交流分量或當伺服閥信號電纜有某點接地，而引起油動機擺動現象。解決的辦法是將所有現場信號進行屏蔽，信號地線均接到信號地SG上，并與電源地CG分開。

    1.4 DEH軟硬件故障

    （1）調速汽門重疊度不滿足要求

    調速汽門重疊度設置不合理或隨著機組運行時間延長，調速汽門重疊度變化引起信號異常。單閥切順序閥控制時，DEH的閥門管理程序會根據系統的蒸汽流量請求值，計算順序閥控制時每一個調門的閥位值；對每一個調門算出目前單閥控制時的蒸汽流量與待轉換順序閥控制方式下應有的蒸汽流量的差值。切換時，閥門管理程序以切換前的負荷指令為依據，并根據閥門流量特性曲線確定待轉換控制方式下的閥位值，當閥門流量特性曲線與機組真實值差別較大時，切換后負荷波動就會比較大。可見，閥門流量特性曲線嚴重偏離機組的實際情況是導致控制方式切換時負荷大幅度波動的原因。重新測定閥門的蒸汽流量特性曲線，優化DEH控制系統的閥門管理程序后可以解決問題。

    （2）DEH組態丟失

    1號機組曾在準備沖轉時，運行人員發現在OIS上無法輸入目標值，檢修人員趕到現場，檢查EWS上也無法輸入，經復位問題仍未消除。進一步檢查發現組態程序丟失了30頁，重裝組態后故障排除。檢修人員通過查閱歷史記錄，查清組態程序30頁丟失的原因，是前幾天UPS電源和保安段電源互切造成；DEH系統DPU11和DPU31分別是UPS 和保安段電源供電，當時DPU11先斷電，DPU31切為主控，這過程中拷貝組態時，保安段又斷電，致使拷貝組態不全造成丟失。

    （3）VCC卡故障及處理

    VCC卡故障，一種情況是VCC卡功放故障，A、P值正常，飽和電壓(S)、指令輸出不能改變，造成閥門全開；一種情況為VCC卡芯片故障，閥位指示不能隨著就地反饋信號變化，反應不出就地的實際開度，導致閥門接到指令輸出一直動作，造成閥門全開或全關。此外可能出現的故障還包括：與BC板通信中斷、VCC板停止運行、LVDT調整電路異常、綜合放大回路異常等。在確定故障為VCC卡后，應當首先確認該VCC卡的故障是否可以通過在線調整解決。如無法調整，確認需更換時，必須保證機組運行的安全及負荷的穩定，防止產生閥門突然全開或全關。

    1.5 環境因素

    7月6、7日，IV1、IV2的LVDT閥門位置反饋3次從全開位置突關，負荷突降約100MW，再熱器壓力突升0.31MPa，4S內自動恢復；12日#3號機組再次出現6次負荷突降，降幅為10~50MW，5S內自行恢復，檢查高調門均不同程度關過，中調門f已強制開、主汽門未動。斷開OPC板至VCC板信號線后，出現高、中調門小幅關閉15次，負荷突降，調門大幅關閉5次，最后一次高中調門全關，負荷到零DEH切手動開調門負荷突升，引起鍋爐水位波動大，MFT保護動作。后斷開OPC電磁閥電源，13日#3號機組6個調門大幅度波動至零，調門全關，鍋爐MFT保護動作，運行人員緊急DEH切手動，開啟調門無效，機組逆功率保護動作跳機跳爐。上述故障現象都是調門指令不變，調門自關，主汽門不動，且OPC電磁閥已停電。判斷為OPC電磁閥體部分故障，機組停運后，更換2只OPC電磁閥、1只AST電磁閥和1塊DI板，解除所有強制點，但機組啟動后故障仍然出現9次，機組被迫強停。

    機組停運后進行靜態仿真和混合仿真試驗，最終查明調門突關原因，是原GV4或GV3卡件的OPC信號進入VCC板的輸入端時，因信號發生間歇性短路故障，造成OPC信號誤發，通過總線使各調門指令S值清零，造成閥門瞬開瞬關、且關閉后在手動方式仍無法開啟。因在VCC板至總線板輸出端均置有電容，各VCC板OPC信號觸發電平不一致，故各閥門動作不一致。而OPC信號誤發的原因，分析認為是由于VCC卡上高頻變壓器積灰，使高頻變壓器金屬外殼與總線板出現間歇短接，造成信號間歇短路引起。在對VCC卡結構進行相應改進，將所有VCC板高頻變壓器底部加裝墊片，做好絕緣措施和定期清掃工作，同時嚴格控制熱工電子間設備運行環境后，此類事件未再發生。

    2 DEH系統故障處理時應注意的安全技術措施

    為保證DEH系統的安全、可靠運行，可靠的設備與控制邏輯是先決條件，正確的檢修和維護是基礎，有效的技術管理是保證。只有對DEH系統設備和檢修運行維護進行全程管理，盡可能早的發現缺陷和處理，并確保控制系統在各種故障下的處理措施具體且切實可行，才能在提高熱控系統可靠性方面做有成效[1]。

    綜合上述案例，筆者提出一些建議供參考：

    （1）在調節門出現異常狀況時，重要的是對故障原因做出準確判斷。無論是閥門開關不動，還是閥門擺動，應首先判斷出故障部位。建議采用方法：打開進油門，使用伺服閥測試工具通過外加信號的方法將閥門開啟或關閉，如無響應說明是伺服閥問題，正常動作則說明是控制回路問題。判斷閥門擺動也是同樣方法，使用伺服閥測試工具通過外加信號的方法將閥門開啟至原來位置，如此時沒有振動說明是控制信問題，由熱工人員檢查處理控制回路；如果振動加大說明是伺服閥故障，應立即更換伺服閥。

    （2）LVDT位移傳感器長時間處于振動狀態下運行，時有可能發生線圈斷線故障，除及時更換LVDT外，還要注意因機務漏油造成LVDT電纜浸油情況，加強巡視，對漏油部位及時清理，如將LVDT電纜盡快改為鎧裝密封電纜效果會更好。

    （3）閥門位置反饋是取現場對應閥門的兩只LVDT的高選值，運行中2只LVDT數值相近。會出現大小相互交錯現象，造成高選后LVDT值波動，使高調門發生擺動。對此，建議將一個LVDT的零點和滿度調得稍微小一點，這樣避開數值交叉點，將2只LVDT的頻差調大點，有利于高調門異常擺動問題的解決。

    （4）針對運行中故障一路LVDT信號成為高選值時，CRT上不能正確反應出實際閥位，運行人員不能迅速發現故障，影響機組的安全運行這一問題，建議修改控制器組態，對兩路LVDT的反饋信號進行判斷，增加偏差大報警、自動切除故障信號、信號超出正常范圍時則輸出為低限值等邏輯，以實現兩路LVDT的真正相互冗余。

    （5）在線更換VCC卡時，應遵循以下更換步驟：

    當VCC卡控制的閥門處于全關位置，且DEH輸出指令為0時，可將機組DEH控制切至手動位置，然后拔下該VCC卡，確認新的VCC卡型號、跳線及軟件版本與原VCC卡相同。插入新VCC卡，并檢查確認其工作正常后，按照VCC卡LVDT調整方法，整定零位、滿度、放大倍數及偏置電壓等。確認控制系統工作正常、狀態正確、跟蹤良好后，投入自動。注意在調整過程中，必須保證機組安全及負荷穩定。

    當該VCC卡控制的閥門不處于全關狀態或DEH輸出指令不為0時，必須通過閥門全行程試驗，強制DEH 指令使閥門開度逐漸到0后，再更換VCC卡。同時，可考慮投入功率回路，在關小閥門過程中，負荷維持穩定。指令到0、閥門全關后再進行處理。

    （6）機組檢修時，做好電子室及設備的清掃工作，同時嚴格控制熱工電子間設備運行環境。

    （7）完成《控制系統故障應急預案》編寫、審查，并根據預案進行演習，提高人員的事故應變處理能力。

    （8）熱控專業都應拷貝下故障當時的相關曲線記錄，認真分析動作過程、系統的缺陷和薄弱環節，總結出完善同類設備的方法，制定規范的故障檢修卡，舉一反三應用于其它機組。

    （9）加強人員素質培訓，嚴格按規程要求進行熱控自動化系統的檢修運行維護，提高檢修運行維護質量，以減少運行、檢修、維護和人為原因引起的熱控自動化系統故障。

    3 結語

    本文總結了在DEH控制系統應用中常見故障及處理方法，而提高DEH系統的可靠性是一個系統工程，客觀上涉及熱控測量、信號取樣、控制設備與邏輯的可靠性，主觀上涉及熱控系統設計、安裝調試、檢修運行維護質量和人員的素質。目前所做的工作只是一個起點，隨著設備長周期運行后的不斷老化，會有新問題出現，需要我們深入開展這方面的研究，不斷地完善和改進，努力地去提高熱控系統的可靠性。

    參考文獻：

    [1] 孫長生. 提高電廠熱控系統可靠性技術研究[J]. 中國電力，2009. 2.

    [2] 降愛琴，郝秀芳. 數字電液調節與旁路控制系統[M]. 中國電力出版社.

     摘自《自動化博覽》2010年第六期