摘要：汽轮机作为火电厂最主要的设备之一，工作在高温、高压和高速的状态中。因此，控制系统的稳定、可靠是极为重要的。数字式电液控制系统兼备了计算机控制和液动系统的优点，在工业控制中被广泛使用。目前，电站汽轮机控制都采用了数字式电液控制系统，并且已经完全取代了早期的模拟控制系统[1]。但是电液控制系统作为计算机系统和液压系统的复合系统，本身又具有一定的复杂性，一旦出现问题，需要现场技术人员既要懂计算机控制，又要懂汽轮机的调速原理，对人员素质提出了更高的要求。
关键词：汽轮机；新华DEH；DDV阀；信号干扰
1、引言
本案例的故障处理，就是DEH系统涵盖多个专业的一次集中体现。由于故障点十分隐蔽，查找过程涉及到了机务、热控、电气3个专业，3个专业存在的问题或大或小，每个问题单独来看都不会影响机组运行。但是，当某个特定的诱因一旦出现时，这些小问题最终造成机组被迫打闸停机。本案例的处理过程对同类型设备机组避免类似故障，和DEH现场故障的排查处理具有一定的参考意义。
2、故障现象
公司装机容量3炉2机，1、2号机组采用抽凝式汽轮机，承担工业园区企业用汽和城区居民供热任务。在负荷快速下降的同时，2号机DEH画面的推力瓦温度、轴瓦温度和回油温度测点也在瞬间全部变至负值。并且在停机后转子惰走过程中，3个DEH转速测点在700转的时候，开始不稳定，但是实际转速是在稳步下降的。打闸停机，调门全部关闭后，DEH画面的调门行程反馈仍然在65%。以上异常测点的共同点就是全部在2号机DEH系统的同一个机柜内。相邻的机炉DCS系统的所有测点状态正常，并且2号机DEH系统的所有测点基本上都处于异常状态，温度、压力、转速等都在波动且明显偏离正常值的测点，初步统计多达30多个，并且所有变化都是在08:41同时出现。同时还发现正在检修中的1号机，部分DEH的温度测点也在同一时间出现异常。
3、故障的分析和查找过程
3.1停机原因分析
查阅机组历史趋势，调门突然大幅下降的原因是调门开度反馈存在一个较大的升高扰动，造成伺服控制回路的输出指令大幅下降，继而造成负荷突然下降，功率回路退出，且由于65%的虚假开度反馈一直存在，造成调门无法开启。当LVDT突然出现向上的扰动时，输出指令会快速减小，去关闭调门，让调门的开度接近DEH输出指令[2]。LVDT虚假向上跳变扰动，造成了实际调门快速向下关闭。3.2DEH系统硬件设施的排查
初步怀疑机柜电压存在瞬间波动，电压冲击造成DEH机柜部分卡件损坏，测点大面积异常。检查了电气系统的历史趋势，电压电流曲线稳定，且无重大操作。排查现场电缆也没有发现大面积电缆损害。为尽快恢复2号机的DEH系统，更换了2号机DEH柜的温度测点端子板电源线、端子板和卡件，更换后温度测点还是显示负值；更换调门控制VPC卡和转速SDP卡后，调门虚假反馈65%的现象仍旧没有消除；在DEH软件系统的排查过程中，重启了柜内交换机和A、B、C网络交换，并对DPU进行了停电重启和切换试验；检查了机柜电缆、接地电阻正常；检查了DEH内部电源模块，测量DC24V和DC±15V电压正常，但仍旧进行了更换，故障现象还是没有排除。机柜内部设备已经全部排查完毕，仍未找到故障点，DEH系统仍旧处于整体的异常状态之中。
3.3外部干扰信号排查
经内部硬件排查正常无异常后，将排查重点锁定在了外部线路的信号干扰。将#2机DEH机柜保留了最少的运行系统，冗余的系统只保留1个，即DPU模块、DC24V电压、±15V电源、柜内交换机各保留1台，其它卡件全部抽出，端子板全部断电。首先恢复VPC卡件，调门反馈从63%恢复到正常的0%；随后逐一恢复柜内设备，缩小排查范围。当恢复到一块DI端子板时，电源插头插上的瞬间，故障重现。最后排查出一对编号为DQ4的信号线，拆除该信号线后机柜恢复正常。用普通数字万用表测量该信号线对地直流0V，对地交流15V，没有明显异常。但是一旦接上，整个机柜又进入混乱的状态。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆随后将其余设备逐一恢复，温度测点显示正常，调门开度和转速也稳定到了0的数值，故障基本排除。查阅图纸该DQ4信号线为电气的发电机同期装置就绪信号，目前确定该信号线存在较大的信号干扰，并且从DI端子板的通道引入，造成2号DEH机柜工作异常，尚不明确为什么DQ4信号线存在干扰。
3.4 1号机DEH机柜的处理过程
检修工作转移至1号机DEH系统，由于1号机处于停机检修状态，画面反映出来的异常测点较少，仅有几个温度测点显示零下，调门开度也在60%左右波动。同样拆除1号机DEH的DQ4信号线，系统却没有像预想的恢复正常。按照2号机的排查思路，逐一对设备停送电检查，很快就发现1号机DEH干扰的故障源在中压调门DDV阀，DDV阀停电后
1号机DEH系统恢复正常。在1号机DDV阀停电的情况下，尝试将#2机DQ4信号线恢复，结果是两台机的DEH控制系统一切正常。这样确定了两台机DEH的干扰信号都来自1号机中调的DDV阀。更换DDV阀后，1、2号机DEH系统都恢复了正常。
3.5DQ4信号线的检查
电气检修人员在随后的检查中，发现由于公司两台发电机共用了一台自动同期装置，型号为SID-2CM发电机线路复用微机同期装置。该装置只有1个同期准备就绪信号接点[3]。发送至1、2号机DEH的同期装置就绪信号，在接线端子上被压接在了一起。造成本应该完全独立的两台DEH机柜从这个公用接线端产生了电气回路上的联系。1号机DDV的干扰源经过同期装置的DQ4信号线传送至2号机DEH机柜，造成两台机柜所有信号被干扰。
3.6故障DDV的解体检查
检查重点又转移到被拆除的DDV阀，现场DDV阀的型号是MOOG公司的D634型，也是国内使用较多的成熟产品，属于直动式电液伺服阀，主要包括永磁直线力马达、圆柱式阀芯与阀套组成的直线位移滑阀、位移传感器和集成控制电路4部分。其中，马达衔铁与伺服阀阀芯直接相连，通过马达直接驱动阀芯运动，实现对伺服阀流量的控制[4]。现场使用多年，从未出现干扰机柜信号的现象发生。对故障DDV阀进行了解体检查，发现永磁直线力马达的两个电源线被挤压，绝缘层破损。其中较严重的一根已明显漏出线芯，与外壳短路。经询问调查当天汽机检修人员对1号机的DDV阀进行了例行的清洗工作，并在08:40左右到现场回装恢复，与2号机发生故障的时间相吻合。
4、预防措施
1）将电气同期装置的就绪信号加装隔离开关，分别接至1、2号机DEH。避免两个系统的信号再次并联在一起，构成电气回路。2）在DDV阀的每次检修过程中要仔细操作，避免出现压坏线等类似现象。同时，对检修时清洗的DDV阀进行绝缘测试，合格后通电检查电气参数，确保各信号稳定，并且阀芯在最大偏移量时，工作电流不超过额定值。
5、结束语
本次异常停机是由于1号机组检修过程中，将DDV阀内部线路挤压造成接地，引起DDV阀内部控制器工作异常，产生了较大的干扰信号。该干扰信号经电源线反馈到1号机DEH机柜的DC24V母线，并扩散至1号机所有端子板。同时经发电机的同期装置接线端子，传送到正常运行的2号机DEH机柜，造成高压调门开度反馈瞬间有向上的阶跃值，由于VPC卡件内部的闭环控制方式，引起指令快速下降，负荷由52MW短时间降至5MW，调门控制无法恢复，最终打闸停机。由于磁电式转速传感器的输出信号和转速有关，低转速时的测量信号被干扰信号影响，所有转速在707r/s时出现了大的波动。后经将电气同期信号用隔离开关进行隔离，有效解决了#1、2号机信号互相干扰问题，确保了DEH控制系统的安全稳定运行。
参考文献：
[1]上海新华控制技术（集团）有限公司.电站汽轮机数字式电液控制系统-DEH[M].北京：中国电力出版社,2005.
[2]肖增弘,徐丰.汽轮机数字式电液调节系统[M].北京：中国电力出版社,2003.
[3]深圳市智能设备开发有限公司.SID-2CM型发电机线路复用微机同期装置说明书[Z].2003.
[4]胡滨,吴彦平.DDV阀在电厂中的应用[J].GM电力通用机械,2014(10):82-83.
论文作者:杨斌
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第7期
论文发表时间:2019/8/27
标签：调门论文; 机柜论文; 信号论文; 系统论文; 信号线论文; 汽轮机论文; 干扰论文; 《当代电力文化》2019年第7期论文;