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    （内蒙古京科发电有限公司工程管理部，内蒙古 兴安盟 029400）潘海峰
                                
    潘海峰（1976-）男，内蒙古赤峰人，本科，电力工程师，研究方向为火力发电厂热控专业的调试与维护。

    摘要：本文介绍了DEH系统运行中常见的因LVDT传感器、电缆及信号连接、DEH软硬件、环境因素等引起的故障及处理方法，通过机务和热工两方面，重点分析了调门波动现象、产生原因，交流了相应的处理经验，根据个人的工作体会，提出了DEH系统故障处理时应注意的安全技术措施。

    关键词：DEH；故障分析处理；可靠性；安全技术措施

    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系统的运行可靠性，是机组安全经济运行的保证；DEH控制系统运行中经常会出现故障，能否正确处理，将影响到整台机组的可靠运行。作为检修、维护工程技术人员，在处理DEH系统问题前，必须首先判断设备的故障点，了解设备出现故障的具体部件、严重程度及处理过程中必须遵循的方法，充分认识到故障的复杂性，否则若处理不当可能产生的严重后果。本文根据作者的工作经验，分析了DEH系统的常见故障及处理办法，供从事DEH运行及维护的技术人员参考。

    1 DEH系统常见故障原因分析处理

    DEH控制系统在运行中，笔者遇到较常见的故障，是汽轮机转速不稳，调节汽阀开度波动大且摆动频繁。如一台135MW机组带100MW运行时，运行人员将协调控制方式改为DEH控制方式投人功率反馈回路。约10s后高调门出现较大范围的波动，功率出现振荡摆动现象。运行人员立即退出功率反馈回路，机组负荷约在30s内降到60MW，导致主汽压力急剧上升，锅炉安全阀动作。引起这类故障原因，涉及机务、热工部件和人员多方面，下面分别进行分析：

    1.1 机务设备异常引起调门波动及处理

    机务设备异常引起调门波动的原因，常见的有伺服阀故障、连接间隙、机械安装不当等引起。

    （1）伺服阀故障

    某个伺服阀故障后，轻则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摆动，重则可能造成阀门全开或全关，导致机组停机或不能正常启动。这类故障较常见，引起的主要原因是油质不合格，有渣滓等沉淀物存在，造成伺服阀机械部分卡涩堵塞所致。伺服阀故障范围可以通过VCC卡的饱和电压S值判断，当VCC卡的S>3V时，表明伺服阀堵在关的一边，造成阀门全关；VCC卡的S<-3V时，表明伺服阀堵在开的一边，造成阀门全开。伺服阀没有堵塞，但运行一段时间后出现的故障，可以通过输出S值的大小改变情况来判断，如伺服阀机械偏置不正确，导致S值过小将使阀门不能全关或全开到位；如灵敏度不够，将S值出现较大变化时阀门才有响应。

    解决伺服阀堵塞故障的方法，是通过机务人员加强滤油、保证油质，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，再将伺服阀投入，可有效地防止伺服阀“大面积”堵塞。

    （2）连接间隙引起LVDT组件连接件受损

    由于调速汽门阀体本身的高频率振动，造成LVDT组件连接件受损，连接件之间间隙过大，引起调节门有规律的摆动；这种摆动现场几乎观察不到，只能从历史趋势中观察出来。如#1号机组GV2曾连续几个月出现这种的摆动，原因一直未查出。后在机组检修时发现LVDT组件中销子与连接块有严重磨损，产生了2mm间隙，造成LVDT在这个间隙范围上下晃动，引起阀门的频繁动作。消除了间隙后投运系统，摆动现象消失。

    （3）机械原因造成故障

    DEH改造后，调节门LVDT安装方式原设计为阀门引出杆和LVDT铁心用螺母连接，紧固后阀门引出杆和铁心成为一个固定整体。当阀门开关动作时，由于阀芯运动轨迹呈不规则直线，连接LVDT铁芯与线圈内壁产生径向摩擦，长期摩擦造成铁芯或线圈的磨坏而引起调门波动，有的还引起传感器芯杆断裂；导致这种情况发生的原因很多，如调门与LVDT膨胀不均、调门振动、铁芯固定不正等。在机组检修中，检修人员将位移传感器的细长芯杆直接与阀门联接改为长粗杆过渡联接的方式，粗杆下部分与油动活塞固定相连，中间采用活动关节与上部分粗杆相连，位移传感器的芯杆一端再固定在粗杆上部，另一端为自由端，改进后传感器芯杆的固定端由原来的刚性连接变成了柔性连接，既减少了动静部分的摩擦，又消除了芯杆上承受的应力，即使振动较大也不易磨损和断裂。此外安装时尽量保证铁芯与连接板孔垂直，将铁芯提起对准线圈孔洞与连接板孔让铁芯自由落体直至顺利通过2孔，然后将铁芯固定，对LVDT进行全行程的滑动检查，观察LVDT铁芯和滑杆走动，确认顺畅；这种连接方式在安装时相对麻烦一些，但可靠性得到了提高。

    1.2 LVDT传感器故障及处理

    （1）双通道LVDT信号高选

    DEH系统通常采用双通道LVDT（阀位反馈传感器）位置反馈信号高选方式。该方式可以克服单通道位置反馈方式的部分缺陷，避免单通道阀位反馈传感器由于信号消失使阀门全开，从而引起汽轮机超速的可能性。但是双通道高选LVDT位置反馈也存在由于位置选高值会引起阀门关闭，使负荷减少的可能。如某台机组(135MW)运行中出现1号调门关闭，负荷从97.8MW下滑至57.4MW，主汽压力从13.6MPa上升至14.4MPa，造成过热器安全门动作。这次异常的原因是#1调门的LVDT1故障，其开度信号（大于实际值）被高选，通过VCC9卡硬件判断误关闭1号调门。

    另一台机组运行期间，多次出现调速汽门的开度指令保持不变情况下，调速汽门开度晃动振荡，幅度忽大忽小，负荷随之波动和相应的EH油管晃动，使得该机组的4号高压调门LVDT就地位置与CRT开度显示不符，LVDT传动杆在运行中断裂；故障原因是由于传动杆与变送器有摩擦，LVDT传动杆长，阀门频繁动作损坏了传动杆引起。

    1.3 电缆及信号连接故障及处理

    （1）LVDT信号电缆问题

    2只LVDT导线用同1根电缆线易造成信号干扰。其一是因为LVDT导线与金属接触，极易造成导线磨损接地，致使位置反馈跳变，造成调节门摆动。其二是LVDT传感器反馈信号在从就地传回机房变送器的过程中，由于现场各种大功率电机动力缆的电场干扰，以及各种电气设备的电源电统与反馈信号电缆的混杂交错，使反馈电压信号极易受到外部电场的干扰。系统静态时用示波器观测反馈信号可见干扰成分，当大的电气设备启停时，信号所受的干扰更为明显。为克服外界电场干扰，可专门为DEH控制及反馈信号电缆敷设单独的封闭电缆槽盒，使其与现场的干扰源屏蔽开来，以减少这类干扰的产生。某厂DEH系统改造之初，反馈信号连接选用的是一根l4*1.0屏蔽缆，接两个调门共四路LVDT反馈信号。虽然反馈信号线间屏蔽接地处理的很好，但静态时实测反馈交流电压有（0.06~0.1）V的信号波动，改进接线方式，用一根4*1.0屏蔽缆单独对应一支LVDT传感器，波动值范围降为（0.01~0.03）V，波动值显著下降。由此可见，采取用一根多芯屏蔽电缆带多路反馈信号的连接方法，不利于克服多路LVDT反馈信号间的相互干扰，因此应当将每个LVDT信号单独采用1根屏蔽电缆传输。

    （2）连接或接线接触不良

    控制回路指令线松动，接触不良会导致伺服阀频繁动作；连接的信号插头松动、脱落，LVDT线圈开路或短路，都会使得反馈信号失真；如为了检修方便，新华公司设计的传感器引出线采用航空插头连接形式，而传感器长期工作在温度高、振动大的环境，极易造成插针氧化和接触不良，运行中曾多次发生由此引起的信号异常。改为直接焊接引线后此类故障未再发生。另一次机组运行中，运行人员发现3号机组DEH系统OIS上显示高调1、高调2、中调1、中调2频繁出现全关现象，现场检查实际情况相同。

    为维持机组继续运行，热工人员采用电池控制1、2号高调门和1、2号中调门全开，通过进一步查找，发现VCC卡的+5 V电源环线端子松动造成调门故障，重新紧固+5 V电源端子，用万用表检查其它电源正常后，撤电池，系统恢复正常运行。

    （3）屏蔽接地不规范

    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未分开，造成VCC卡输出信号含有交流分量或当伺服阀信号电缆有某点接地，而引起油动机摆动现象。解决的办法是将所有现场信号进行屏蔽，信号地线均接到信号地SG上，并与电源地CG分开。

    1.4 DEH软硬件故障

    （1）调速汽门重叠度不满足要求

    调速汽门重叠度设置不合理或随着机组运行时间延长，调速汽门重叠度变化引起信号异常。单阀切顺序阀控制时，DEH的阀门管理程序会根据系统的蒸汽流量请求值，计算顺序阀控制时每一个调门的阀位值；对每一个调门算出目前单阀控制时的蒸汽流量与待转换顺序阀控制方式下应有的蒸汽流量的差值。切换时，阀门管理程序以切换前的负荷指令为依据，并根据阀门流量特性曲线确定待转换控制方式下的阀位值，当阀门流量特性曲线与机组真实值差别较大时，切换后负荷波动就会比较大。可见，阀门流量特性曲线严重偏离机组的实际情况是导致控制方式切换时负荷大幅度波动的原因。重新测定阀门的蒸汽流量特性曲线，优化DEH控制系统的阀门管理程序后可以解决问题。

    （2）DEH组态丢失

    1号机组曾在准备冲转时，运行人员发现在OIS上无法输入目标值，检修人员赶到现场，检查EWS上也无法输入，经复位问题仍未消除。进一步检查发现组态程序丢失了30页，重装组态后故障排除。检修人员通过查阅历史记录，查清组态程序30页丢失的原因，是前几天UPS电源和保安段电源互切造成；DEH系统DPU11和DPU31分别是UPS 和保安段电源供电，当时DPU11先断电，DPU31切为主控，这过程中拷贝组态时，保安段又断电，致使拷贝组态不全造成丢失。

    （3）VCC卡故障及处理

    VCC卡故障，一种情况是VCC卡功放故障，A、P值正常，饱和电压(S)、指令输出不能改变，造成阀门全开；一种情况为VCC卡芯片故障，阀位指示不能随着就地反馈信号变化，反应不出就地的实际开度，导致阀门接到指令输出一直动作，造成阀门全开或全关。此外可能出现的故障还包括：与BC板通信中断、VCC板停止运行、LVDT调整电路异常、综合放大回路异常等。在确定故障为VCC卡后，应当首先确认该VCC卡的故障是否可以通过在线调整解决。如无法调整，确认需更换时，必须保证机组运行的安全及负荷的稳定，防止产生阀门突然全开或全关。

    1.5 环境因素

    7月6、7日，IV1、IV2的LVDT阀门位置反馈3次从全开位置突关，负荷突降约100MW，再热器压力突升0.31MPa，4S内自动恢复；12日#3号机组再次出现6次负荷突降，降幅为10~50MW，5S内自行恢复，检查高调门均不同程度关过，中调门f已强制开、主汽门未动。断开OPC板至VCC板信号线后，出现高、中调门小幅关闭15次，负荷突降，调门大幅关闭5次，最后一次高中调门全关，负荷到零DEH切手动开调门负荷突升，引起锅炉水位波动大，MFT保护动作。后断开OPC电磁阀电源，13日#3号机组6个调门大幅度波动至零，调门全关，锅炉MFT保护动作，运行人员紧急DEH切手动，开启调门无效，机组逆功率保护动作跳机跳炉。上述故障现象都是调门指令不变，调门自关，主汽门不动，且OPC电磁阀已停电。判断为OPC电磁阀体部分故障，机组停运后，更换2只OPC电磁阀、1只AST电磁阀和1块DI板，解除所有强制点，但机组启动后故障仍然出现9次，机组被迫强停。

    机组停运后进行静态仿真和混合仿真试验，最终查明调门突关原因，是原GV4或GV3卡件的OPC信号进入VCC板的输入端时，因信号发生间歇性短路故障，造成OPC信号误发，通过总线使各调门指令S值清零，造成阀门瞬开瞬关、且关闭后在手动方式仍无法开启。因在VCC板至总线板输出端均置有电容，各VCC板OPC信号触发电平不一致，故各阀门动作不一致。而OPC信号误发的原因，分析认为是由于VCC卡上高频变压器积灰，使高频变压器金属外壳与总线板出现间歇短接，造成信号间歇短路引起。在对VCC卡结构进行相应改进，将所有VCC板高频变压器底部加装垫片，做好绝缘措施和定期清扫工作，同时严格控制热工电子间设备运行环境后，此类事件未再发生。

    2 DEH系统故障处理时应注意的安全技术措施

    为保证DEH系统的安全、可靠运行，可靠的设备与控制逻辑是先决条件，正确的检修和维护是基础，有效的技术管理是保证。只有对DEH系统设备和检修运行维护进行全程管理，尽可能早的发现缺陷和处理，并确保控制系统在各种故障下的处理措施具体且切实可行，才能在提高热控系统可靠性方面做有成效[1]。

    综合上述案例，笔者提出一些建议供参考：

    （1）在调节门出现异常状况时，重要的是对故障原因做出准确判断。无论是阀门开关不动，还是阀门摆动，应首先判断出故障部位。建议采用方法：打开进油门，使用伺服阀测试工具通过外加信号的方法将阀门开启或关闭，如无响应说明是伺服阀问题，正常动作则说明是控制回路问题。判断阀门摆动也是同样方法，使用伺服阀测试工具通过外加信号的方法将阀门开启至原来位置，如此时没有振动说明是控制信问题，由热工人员检查处理控制回路；如果振动加大说明是伺服阀故障，应立即更换伺服阀。

    （2）LVDT位移传感器长时间处于振动状态下运行，时有可能发生线圈断线故障，除及时更换LVDT外，还要注意因机务漏油造成LVDT电缆浸油情况，加强巡视，对漏油部位及时清理，如将LVDT电缆尽快改为铠装密封电缆效果会更好。

    （3）阀门位置反馈是取现场对应阀门的两只LVDT的高选值，运行中2只LVDT数值相近。会出现大小相互交错现象，造成高选后LVDT值波动，使高调门发生摆动。对此，建议将一个LVDT的零点和满度调得稍微小一点，这样避开数值交叉点，将2只LVDT的频差调大点，有利于高调门异常摆动问题的解决。

    （4）针对运行中故障一路LVDT信号成为高选值时，CRT上不能正确反应出实际阀位，运行人员不能迅速发现故障，影响机组的安全运行这一问题，建议修改控制器组态，对两路LVDT的反馈信号进行判断，增加偏差大报警、自动切除故障信号、信号超出正常范围时则输出为低限值等逻辑，以实现两路LVDT的真正相互冗余。

    （5）在线更换VCC卡时，应遵循以下更换步骤：

    当VCC卡控制的阀门处于全关位置，且DEH输出指令为0时，可将机组DEH控制切至手动位置，然后拔下该VCC卡，确认新的VCC卡型号、跳线及软件版本与原VCC卡相同。插入新VCC卡，并检查确认其工作正常后，按照VCC卡LVDT调整方法，整定零位、满度、放大倍数及偏置电压等。确认控制系统工作正常、状态正确、跟踪良好后，投入自动。注意在调整过程中，必须保证机组安全及负荷稳定。

    当该VCC卡控制的阀门不处于全关状态或DEH输出指令不为0时，必须通过阀门全行程试验，强制DEH 指令使阀门开度逐渐到0后，再更换VCC卡。同时，可考虑投入功率回路，在关小阀门过程中，负荷维持稳定。指令到0、阀门全关后再进行处理。

    （6）机组检修时，做好电子室及设备的清扫工作，同时严格控制热工电子间设备运行环境。

    （7）完成《控制系统故障应急预案》编写、审查，并根据预案进行演习，提高人员的事故应变处理能力。

    （8）热控专业都应拷贝下故障当时的相关曲线记录，认真分析动作过程、系统的缺陷和薄弱环节，总结出完善同类设备的方法，制定规范的故障检修卡，举一反三应用于其它机组。

    （9）加强人员素质培训，严格按规程要求进行热控自动化系统的检修运行维护，提高检修运行维护质量，以减少运行、检修、维护和人为原因引起的热控自动化系统故障。

    3 结语

    本文总结了在DEH控制系统应用中常见故障及处理方法，而提高DEH系统的可靠性是一个系统工程，客观上涉及热控测量、信号取样、控制设备与逻辑的可靠性，主观上涉及热控系统设计、安装调试、检修运行维护质量和人员的素质。目前所做的工作只是一个起点，随着设备长周期运行后的不断老化，会有新问题出现，需要我们深入开展这方面的研究，不断地完善和改进，努力地去提高热控系统的可靠性。

    参考文献：

    [1] 孙长生. 提高电厂热控系统可靠性技术研究[J]. 中国电力，2009. 2.

    [2] 降爱琴，郝秀芳. 数字电液调节与旁路控制系统[M]. 中国电力出版社.

     摘自《自动化博览》2010年第六期