電廠(chǎng)高壓調門(mén)晃動(dòng)及屢次斷裂原因分析及處理

1.綜述

浙江華能長(cháng)興電廠(chǎng)#5機系上海汽輪機廠(chǎng)生產(chǎn)的N125-/535/535型超高壓、中間再熱凝汽式汽輪機，于1992年8月安裝投產(chǎn)發(fā)電。原#5汽輪機調速系統為全液壓調速系統，于2001年5月至6月運用新華控制工程公司的DEH-ⅢA型高壓抗燃油純電調控制系統對原調速系統進(jìn)行了改造。機組控制系統改造后，自動(dòng)化程度得到了很大的提高，系統的響應時(shí)間快，控制精度高。但從2002年2月至6月，#3高調門(mén)LVDT共斷裂了5根，2002年5月還發(fā)生了高調門(mén)在特定位置的晃動(dòng)現象，嚴重威脅了機組的安全運行。

2.#5機高壓調門(mén)晃動(dòng)及#3高壓調門(mén)LVDT斷裂現象簡(jiǎn)述

2002年2月2日22：37分左右，#5機出力125MW，協(xié)調控制，#3高調門(mén)LVDT2信號由0V突升至4.04Vzui大值，VCC卡高選，致使4.04V故障信號被輸入伺服閥與當時(shí)的控制指令相比較，伺服閥輸出迫使#3調門(mén)迅速關(guān)閉，負荷跌至115MW后，因機組實(shí)際所帶負荷與目標值之間存在偏差，DEH軟件經(jīng)運算后，在#3調門(mén)已虛假開(kāi)啟的情況下，開(kāi)啟#4調門(mén)維持負荷目標值與給定值的平衡。

2002年4月10日，早上巡檢發(fā)現#3調門(mén)LVDT1信號為0V，LVDT2信號為1.4V左右，判斷為#3調門(mén)LVDT1信號故障。

2002年5月1日前后，#5機組在負荷升降時(shí)，調門(mén)晃動(dòng)大，尤其是#3調門(mén)的LVDT2信號在控制指令未變化情況下有跳變?，F場(chǎng)檢查#3調門(mén)實(shí)際位置晃動(dòng)較大，又因#3調門(mén)LVDT1已屏蔽，為確保#5機組穩定運行，決定強制關(guān)閉#3調門(mén)，在#3調門(mén)LVDT更換前，只由#1、#2、#4調門(mén)參與調節。

3.#5機高壓調門(mén)晃動(dòng)及#3高壓調門(mén)LVDT斷裂原因分析

對于DEH控制系統來(lái)說(shuō)，調門(mén)的晃動(dòng)是常見(jiàn)的故障，一般來(lái)說(shuō)由以下的原因引起：

1.伺服閥的振動(dòng)引起調門(mén)的晃動(dòng)；

2.控制參數不匹配，熱工信號故障；

3.調速汽門(mén)門(mén)桿振動(dòng)；

4.LVDT反饋桿松

伺服閥振動(dòng)的故障一般由于伺服閥振蕩、彈簧管疲勞、磁鋼磁性變化、伺服閥濾芯堵塞、伺服閥主閥芯卡澀、伺服閥閥口磨損等原因引起。因為我廠(chǎng)DEH控制系統投用時(shí)間不長(cháng)，且我廠(chǎng)對油質(zhì)的控制較為嚴格（抗燃油的各項指標均在要求范圍內），應該說(shuō)油質(zhì)方面引起的可能性很小。同時(shí)，我們發(fā)現高壓調門(mén)的晃動(dòng)現象與#3調門(mén)的特定位置有關(guān)。因此我們把檢查的重點(diǎn)放在其它因素的查找上，未輕易更換伺服閥。

熱工控制維護人員在故障的處理過(guò)程中，對控制參數及熱工信號進(jìn)行了檢查，均未發(fā)現異常。

分析#5機在升降負荷時(shí)#1、#2調門(mén)的晃動(dòng)，我們可以發(fā)現兩個(gè)現象：1.#1、#2高壓調門(mén)的晃動(dòng)與特定負荷（開(kāi)度在48%--50%）有關(guān)，2.與#3調門(mén)的開(kāi)度（0-10%）及LVDT的狀態(tài)有關(guān)。我們在2002年4月30發(fā)現#5機在升降負荷時(shí)#1、#2調門(mén)有晃動(dòng)，同時(shí)在2002年5月5日就發(fā)現#3調門(mén)的一根LVDT已斷裂（另一根早已屏蔽），在2002年5月14日對#3調門(mén)LVDT進(jìn)行更換后，就沒(méi)有再出現升降負荷時(shí)#1、#2調門(mén)的晃動(dòng)現象。2002年4月30日的#1、#2調門(mén)的晃動(dòng)，發(fā)生在100MW左右，#1、#2調門(mén)的開(kāi)度為48%左右，而#3調門(mén)的開(kāi)度為0-10%，正好在#3調門(mén)將開(kāi)未開(kāi)的階段，總的調門(mén)流量特性正好處于拐點(diǎn)，此處的流量變化比較大。同時(shí)由于#3調門(mén)一根LVDT屏蔽、而另一根LVDT斷裂，在機組負荷穩定的時(shí)候，斷裂的那根LVDT斷裂的兩頭剛好未脫開(kāi)（處于脆弱的穩定狀態(tài)），調門(mén)反饋未變化，當機組負荷進(jìn)行調節時(shí)，斷裂的LVDT斷裂的兩頭脫開(kāi)，造成#3調門(mén)反饋與實(shí)際開(kāi)度的線(xiàn)性關(guān)系發(fā)生變化，更加劇了流量的變化，使系統無(wú)法進(jìn)行的調節，造成了震蕩，由此造成了調門(mén)出現晃動(dòng)。

當LVDT線(xiàn)圈與鐵桿長(cháng)期磨損造成絕緣下降甚至斷裂，LVDT鐵桿斷裂后兩頭無(wú)法穩定接觸、在調門(mén)運動(dòng)時(shí)隨時(shí)可能脫開(kāi)的情況下，調門(mén)不光會(huì )在特定負荷（開(kāi)度）下晃動(dòng)，在其它的負荷（開(kāi)度）也會(huì )發(fā)生晃動(dòng)，這種晃動(dòng)與調門(mén)的流量特性無(wú)關(guān)，主要由于LVDT反饋不穩定，與DEH計算指令發(fā)生偏差，贊成系統的反復調節，從而形成了調門(mén)的晃動(dòng)。

那么#3調門(mén)LVDT為什么會(huì )頻頻斷裂呢？在2002年5月14日處理#3調門(mén)LVDT時(shí)，我們發(fā)現#5機#2、#3高調門(mén)在特定位置處，活塞桿與閥桿的連接塊及其閥桿有1-2mm的自發(fā)軸向晃動(dòng)，而當時(shí)上部活塞桿未見(jiàn)明顯晃動(dòng)，說(shuō)明連接塊與活塞桿有軸向間隙，這種與位置有關(guān)的軸向晃動(dòng)，引起了連接塊在圓周方向進(jìn)行晃動(dòng)（連接塊緊固螺栓已無(wú)法再緊），同時(shí)發(fā)現原LVDT緊固裝置與連接塊不同心，以上因素造成了LVDT內鐵芯產(chǎn)生摩擦和彎折，輕者引起線(xiàn)圈絕緣下降甚至斷裂，重者鐵芯磨細斷裂。連接塊與活塞桿的軸向間隙可能是設計、加工原因，或者長(cháng)期運行中磨損。因為我廠(chǎng)的運行方式是#1、#2調門(mén)同時(shí)開(kāi)啟，在現在的高負荷條件下，#3調門(mén)長(cháng)期處于調節狀態(tài)，當#3調門(mén)處于小開(kāi)度時(shí)，調節閥碟上受的力是交變應力，造成了大閥碟對予啟閥的不斷沖撞，同時(shí)上部油動(dòng)機活塞座有彈簧的壓力，閥桿的沖撞力難以向上傳遞，那么連接塊（與油動(dòng)機有設計10S的間隙）在下部閥桿的長(cháng)期的沖撞下，造成了磨損，使間隙增大，造成了連接塊在軸向的晃動(dòng)，同時(shí)軸向的晃動(dòng)又造成了連接塊的橫向移動(dòng)，共同使LVDT造成損壞。因為高壓調門(mén)執行機構在汽輪機大罩殼內，平時(shí)對LVDT及連接塊的磨損（軸向間隙只有在特定位置晃動(dòng)時(shí)才有）很難看到，這推遲了問(wèn)題的解決。

4.#5機高壓調門(mén)晃動(dòng)及#3高壓調門(mén)LVDT斷裂處理

對于#3高壓調門(mén)單個(gè)LVDT出現故障后，我們及時(shí)把故障的LVDT撤出運行。

當#3調門(mén)兩個(gè)LVDT均出現故障后，我們采取在DEH功率回路控制的情況下，把#3高壓調門(mén)強制關(guān)閉，，由DEH自動(dòng)開(kāi)啟#4調門(mén)進(jìn)行功率的調節。

對于由#4高壓調門(mén)代替#3高壓調門(mén)工作，因為是非正常運行方式，我們采取小幅多次的調節方法，盡量減少對系統的沖擊，同時(shí)對軸向位移、差脹等參數進(jìn)行監視。

新華控制工程公司提供了新型的LVDT，這種形式的LVDT能有效的減輕LVDT連桿不同心及閥桿微量晃動(dòng)產(chǎn)生的磨損。

同時(shí) 對油動(dòng)機活塞桿與閥桿的連接塊進(jìn)行了重新設計，保證了連接塊的間隙在正常范圍。

5.存在的問(wèn)題

對于高壓調門(mén)閥桿的固有軸向振動(dòng)，因為是閥碟及閥座的空間結構決定的，沒(méi)有辦法進(jìn)行根本的解決?？蓪τ鑶㈤y進(jìn)行處理以恢復原來(lái)的予啟間隙（因為予啟閥在長(cháng)期運行后，經(jīng)大閥碟沖撞后有磨損，造成了予啟間隙的增大），減少軸向的振動(dòng)。

同時(shí)，調門(mén)的開(kāi)啟重疊度是客觀(guān)存在的，在調門(mén)的重疊度階段，流量特性曲線(xiàn)如果與實(shí)際不吻合，那么在流量特性曲線(xiàn)的拐點(diǎn)處就造成了在很小的開(kāi)度變化時(shí)造成了流量有較大的變化，在功率回路投用的情況下，為了維持負荷的穩定，就會(huì )造成調門(mén)的頻繁調節，形成震蕩。在流量特性曲線(xiàn)的拐點(diǎn)處，如何有效的避免調門(mén)的晃動(dòng)呢？因為晃動(dòng)與位置有關(guān)，只要避開(kāi)晃動(dòng)的拐點(diǎn)就可以解決這一問(wèn)題，可以加減負荷或加減蒸汽的壓力來(lái)避開(kāi)這一點(diǎn)。當然，為了盡量減少拐點(diǎn)的影響，我們應該對流量特性曲線(xiàn)進(jìn)行細調，以適應實(shí)際工況。

#5機高壓調門(mén)晃動(dòng)及#3高壓調門(mén)LVDT斷裂問(wèn)題的處理，使我們認識到在DEH系統出現故障時(shí)，熱工人員和機務(wù)人員密切配合，共同合作，有助于問(wèn)題的全面早日解決。同時(shí)認識到任何設備故障的發(fā)生總有一些先兆，而任何設備故障的處理總可以找到更深層次的原因，一個(gè)好的技術(shù)人員應該在設備有故障先兆時(shí)，發(fā)現并阻止事故的發(fā)生，而在設備故障處理過(guò)程中，找到引起故障的深層次原因。

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