350 MW 汽轮机高压调门故障分析及解决方案

林金星，陈飞翔

（华能国际电力股份有限公司南通电厂，江苏南通 216000）

0 引言

LVDT（Linear Variable Differential Transformer，线性可变差动变压器）是汽机主汽调阀的重要组成部分，直接影响DEH（Digital Electric Hydraulic Control System，汽轮机数字电液控制系统）系统的可靠运行。某厂DEH 系统中，调阀控制依靠ABB 液压伺服模件IMHSS03 完成，中央控制模板IMMFP12 通过该模件控制伺服阀从而控制油动机。近年来，该厂汽轮机高压调门发生过卡件故障、LVDT 反馈与指令不对应等缺陷，现从HSS03 及LVDT 两方面对这些缺陷发生的原因进行回顾与分析。

1 高压调门控制故障案例

该厂汽轮机1#4#调门各装2 个LVDT，1 主1 备。LVDT 的行程0～60 mm，调门实际行程最大值在50～58 mm。

1.1 控制模件故障导致跳闸

该厂2#汽机1#调门因控制模件故障，运行中突然关闭，导致机组工况大幅扰动，事故处理中，汽包水位高水位保护动作，机组跳闸。后检查发现导致本次事故的直接原因是运行中1#高压调门驱动板模件看门狗故障，信号坏质量，模件无法工作，调门从全开位置突然关闭，造成机组工况大幅度变化。

1.2 汽机调门驱动参数设置不当

该厂2#机组启动过程中调节系统切AGC（Automatic Gen原eration Control，自动发电控制）方式后，调节系统发生大幅晃动，机组负荷从270 MW 突升至340 MW，给水流量突降至138 t/h（给水流量测量的最小指示值）并跳手动，运行人员处置不及，汽包低水位保护动作，机组跳闸。后检查发现原驱动板为1 路输出带双线圈并联，为提高调门驱动冗余和可靠性，在机组调停期间将4 只调门驱动板增加了1 路输出，每路各自带1 个线圈。汽机调门驱动改为双回路以后未进行协调系统参数优化，造成调门晃动，主蒸汽流量大幅晃动，造成三取中逻辑判断测点故障，给水主控站在较低点跳手动，给水流量大幅下降，汽包水位低跳闸。

1.3 伺服阀插头维护不当

该厂2#机组负荷266 MW，汽机1#、2#、3#调门开度分别100%、40%、0%，出现CV3 和HSS03 故障报警，报警于50 s 后消失，此后频繁出现4 次。经检查为3#调门伺服阀双输出中“输出2”瞬间故障。后检查发现伺服阀插头已松动，插头中有1 插针歪曲，未完全插入母接头的插孔中，运行时阀门振动使得插头逐渐松动。

1.4 LVDT 插头接触不良导致跳闸

该厂2#机组负荷280 MW，全周进汽方式时2#高压调门故障报警，检查发现2#高压调门反馈突升至45%且仍在逐渐开大（各调门指令28%上升至30%），机组负荷、压力略有变化，现场确认2#高压调门已关闭。随后维护关闭2#高压调门，隔离2#高压调门控制油，检查2#高压调门反馈回路，发现位置反馈航空插头接触不良。次日，2#机组2#调门开度反馈自行开足，就地检查2#调门关闭。经检查2#高压调门主LVDT 插头接触不良，将2#调门维护关并隔离油路后更换插头及引线，并减小了2#机组机跟踪方式和协调方式下机主控的比例调节参数后调门调节正常。

后检查发现汽机调门位置反馈LVDT 母插头与引线焊接的部位接触不良。当LVDT 反馈大于指令时，将产生关电流，使调门关闭。汽机全周进汽时调门开度在32.5%处有一拐点，超过此拐点后斜率明显增大，流量变化较大，因调门新增了1 路伺服阀输出，动作特性改变，调门动作灵敏性变差、稳定性变差。

1.5 LVDT 的主、备零位参数设置不当

该厂2#机组“3#高压调门故障”报警。后检查发现指令与反馈偏差大于10%后延时10 s 报警，经现场检查，主、备2 只LVDT 反馈基本一致，都是6左右，此时HSS03 主线圈输出指令在最大值。后检查发现LVDT 的主、备零位参数设置不当，临时在线调整LVDT 的主、备零位参数至2%后恢复正常。

2 高压调门控制主要原因及解决办法

2.1 LVDT 反馈杆变形

在协调控制方式下，为维持机组负荷，高调动作较为频繁，可导致LVDT 反馈杆变形，从而导致测量的阀位值出现偏差，目标负荷与实际负荷一直存在偏差，加剧调门的频繁动作，致使调速系统失稳，负荷出现波动。在长时间的运行中，LVDT 的紧固螺丝松动或反馈杆断裂，均可导致高压调门晃动。

2.2 LVDT 及伺服阀接插件故障

加强对调门LVDT 设备的整改工作。先期将调门LVDT 插头换新，后期考虑LVDT 换型，取消LVDT 中间插头，改为接线直接至现场接线盒，减小因现场接线回路接触电阻增大（或开路）而引起的伺服卡损坏故障。加强现场巡检，防止伺服阀接插件松动。由于伺服阀接线盒位于调门上，调门运行中振动较大，长时间运行造成接线端子松动，使接触电阻增大、调门晃动。

2.3 加强HSS03 模件备品存储及测试工作

HSS03 模件备品质量直接影响到更换模件后调门控制的安全性。为此制定DCS 备品管理制度，规范了卡件存储、测试和更换前的检测工作。及时调整机主控调节器的参数。对于调门伺服阀改双输出后所引起的调节振荡，需分别对机跟踪和协调方式下的机主控参数进行参数调整试验。运行中无法调节时暂时将机跟踪、协调至机主控的比例系数减小，以提高调节系统的稳定性。

2.4 现场干扰

当LVDT 线圈绝缘性能不好，传感器线圈和壳体导通破坏了单点接地从而产生干扰，引起调门晃动，此时只能更换LVDT。当现场电缆的屏蔽层接地时，同样会造成信号干扰。应加强控制电缆的敷设质量把控。

2.5 其他预控措施

可搭建大机调门控制测试台，开展模件功能参数的优化工作。利用DCS 试验室内的设备，搭建大机调门控制的模拟测试台，进行LVDT 抖动、LVDT 定位、伺服卡件通电测试、伺服卡件参数比较、伺服卡件故障报警分析等深度测试工作，为汽机调门控制设备的维护消缺提供实用的测试平台。

3 结束语

通过对该厂汽轮机调门LVDT 的整改及机主控调节器参数的重新整定，及DCS 电子间环境整治和HSS03 卡件的有效管理，该厂汽机调门控制故障的次数明显减少，控制系统中的重大设备隐患得到消除，系统的安全可靠性提高。近3 年来，未出现过由于热控原因引起调门控制故障甚至机组停运事件。