电厂DEH系统常见故障分析与处理

殷海峰 徐秋昀 邓杨

摘要：针对华能南通电厂二期2台机组DEH控制系统中出现的一些常见故障，对其产生的原因进行了深入分析，并提出了相应的解决方案，为后期机组的稳定运行提供了保障。

关键词：OVATION;DEH系统;LVDT;伺服阀;故障分析

0 引言

DEH（Digital Electro-Hydraulic Control）系统被广泛应用于大型火电机组的汽轮机控制中，使汽轮机调节系统的运行操作简单化。DEH系统能否可靠投运直接关系到机组能否安全稳定运行。因此，如何使DEH系统的控制功能更加完善，从而保证机组的安全、可靠运行是需要不断探讨的问题[1]。

1 DEH系统简介

DEH系统是由电气敏感元件、数字电路、液压放大元件及液压伺服机构构成的汽轮机控制系统，其主要作用是通过调节进气阀门开度来控制汽轮机转速。

OVATION系统专用液压伺服VP卡接受LVDT的交流差压信号，并将其转换成对应的调门开度反馈;CPU根据系统负荷指令计算出大机调门开度指令;VP卡通过OVATION总线获取大机调门开度指令，再根据调门开度指令与反馈，输出控制电流驱动伺服阀，从而实现大机调门的控制功能，这个过程可以理解为一个单回路闭环控制。

2 DEH系统故障分析及解决方法

2.1    LVDT故障及解决方法

在所有DEH系统故障中，LVDT故障出现频率最高，常见故障有两种：一种是软铁芯故障，另一种是线圈故障。

LVDT软铁芯结构简单，很少出现因其自身磨损严重而导致的LVDT故障，问题往往更多出在铁芯与阀杆连接件之间，尤其是万向节磨损问题。LVDT线圈筒固定在阀门本体上，铁芯通过万向节与调门阀杆相连，并随阀杆上下移动。万向节属于活动构造，日常磨损在所难免。恶劣的现场工作环境（温度高、振动大）加剧了万向节的磨损，进一步缩短了其使用寿命[2]。万向节轻微磨损时，LVDT反馈只是存在一定偏差，导致调节上出现微弱滞后;万向节磨损严重时，铁芯直接滑落，导致LVDT反馈信号质量变差，进一步引发调节系统故障。

LVDT线圈筒大体有3层：最外层为金属保护层，中间层为绝缘填充物，最内层为线圈铜丝。其中，与铁芯接触侧的金属保护层较线圈筒外侧的金属保护层略薄。绝缘填充层的作用是防止线圈与外壳接地。正常情况下，最内层线圈很少出现磨损现象。但是，当铁芯中心与线圈筒中心偏差很大，两者长期处于碰磨状态时，LVDT线圈还是会出现磨损情况。华能南通电厂二期机组使用的LVDT为无锡河埒六线制的LVDT，其筒孔径约6.8 mm，LVDT软铁芯直径为5 mm，铁芯与线圈筒内壁静态距离为0.9 mm。当线圈筒磨损约3 mm时，会磨损到内部线圈，造成LVDT反馈故障，影响DEH系统调节功能。

针对上述故障问题，首先，加强设备巡检，及时发现问题并更换出现故障的LVDT是最主要的解决方法。其次，提高检修工艺，LVDT安装时尽量确保铁芯和线圈筒在阀门全行程中保持同心，避免万向节频繁调整方向，加剧磨损。最后，给万向节加装扎丝进行固定，以免LVDT铁芯滑落。第四，改善机组振动情况。

2.2    伺服阀故障及解决方法

华能南通电厂多年来的故障统计显示，在伺服阀常见故障中，“卡、堵、内漏大”占了总故障数的近90%，力矩马达线圈缺陷约占总故障数的5%，零偏不稳同样约占总故障数的5%。

伺服阀的“卡、堵、内漏大”问题本质上是油质问题[3]。电液调节系统通常使用的抗燃油是一种合成磷酸酯物质。该物质长期使用后容易老化，导致其污染颗粒增多、酸度变高、电阻率降低[4]。伺服阀是一个非常精密的设备，对抗燃油的清洁度以及酸度要求很高。当抗燃油内污染颗粒变多时，伺服阀容易堵塞或卡涩。污染颗粒还会对阀芯造成持久磨损，导致内漏加剧。当酸度变高时，伺服阀阀芯及阀套锐边就会受到抗燃油的腐蚀，从而进一步加剧伺服阀内漏。

力矩马达线圈故障多是由制造水平或检修工艺不到位而造成的。其导致的结果是驱动电流消失、伺服阀不动作。零偏不稳是由于零偏弹簧疲劳引起的，其具体表现是零偏电流减小或增大。

针对上述故障，首先，加强油质管理，严格遵守油质化验周期，把控好抗燃油进货渠道[5]，每次添加的抗燃油都需先行过滤。同时，在抗燃油系统中安装油质在线再生装置。其次，伺服阀不能长时间连续使用，需要定期使用专业设备进行清洗及检测，确保其始终保持在最佳工作状态[5]。最后，优化相关报警设置，如通过力矩马达线圈驱动电压监视线圈是否开路或短路，通过零偏电流的变化判断零偏弹簧是否不稳。

2.3    VP卡故障及解决方法

VP卡即OVATION阀位定位模块，其故障多由外部设备引起。VP卡自身常见故障有两种：一种是电子元件老化，另一种是固件版本与硬件配置不符。

（1）卡件电子元件老化一般是由于卡件使用寿命到期引起的，但是非正常断电、过多的热插拔、散热不佳等原因也会加快电子元件老化，导致使用寿命缩短。这类故障引起的现象不可一概而论，具体类型可以通过阀位定值模块的诊断LED（表1）进行初步判断，定向逐步排查。

（2）固件版本与硬件配置不符通常出现在错误的版本升级过程中。2018年，华能南通电厂利用检修期间，邀请艾默生技术人员到厂对#4机组VP卡进行固件升级，以解决VP卡运行过程中过热的问题。但是在固件升级后，出现调门阀位校准不通过以及LVDT反馈大幅晃动等问题。后经过与美国艾默生总部技术人员沟通，确认该故障是由于固件版本与硬件版本冲突所致。本次固件升级版本需要VP卡硬件版本（EID index）为*.50.*之后的版本。但是，华能南通电厂#4机组DCS系统是2013年改造的，VP卡硬件版本都为*.49.*版本，不兼容该固件版本，对此解决的办法只有更换最新的硬件配置VP卡，或者将老卡返厂固件还原。

针对上述故障，解决方法主要还是加强平时的卡件管理维护，定期进行卡件积灰吹扫，在检修维护过程中尽量避免对卡件的热插拔和非正常断电。

3 结语

本文列举了电厂DEH系统中几种常见的故障，对其产生的原因进行了深入分析，同时提出了相应的故障处理与预防措施。需要注意的是，在线处理DEH系统故障时，必须将对应故障调门进行彻底隔离，防止故障处理过程中调门误动，造成系统扰动。目前，华能南通电厂二期机组DEH系统各类故障已经得到了有效控制，提高了整体系统的运行安全性、可靠性和自动化水平。

[参考文献]

[1] 郎国成，王伦俊.DEH控制系统分析与问题探讨[J].西北电建，2001（1）：22-25.

[2] 崔文迪.330 MW机组DEH系统调门摆动问题的分析处理[J].陕西电力，2009（4）：66-68.

[3] 王永红，黄其顶.DEH系统的典型故障及处理[J].浙江电力，2005（1）：65-68.

[4] 谷伟.328.5 MW机组DEH系统电液伺服阀故障浅析[J].天津电力技术，2010（3）：27-31.

[5] 王勇.大型汽轮机组DEH系统电液伺服阀的应用及维护[J].江西電力，2005（5）：8-9.

收稿日期：2020-06-22

作者简介：殷海峰（1988—），男，江苏泰州人，工程师，研究方向：网络化控制系统、分散控制系统。