吉永財(cái)

DEH在300 MW機(jī)組的運(yùn)用及存在問(wèn)題分析

吉永財(cái)

(山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 古交 030200)

介紹了古交電廠(chǎng)300 MW機(jī)組高壓抗燃油數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)的組成及主要功能。汽輪機(jī)的DEH系統(tǒng)采用的是東方汽輪機(jī)廠(chǎng)與美國(guó)西屋公司合作生產(chǎn)的DEH電調(diào)型汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)。針對(duì)古交電廠(chǎng)調(diào)試及運(yùn)行中存在的問(wèn)題，提出了改進(jìn)措施，使系統(tǒng)功能更趨完善，可靠性增加。實(shí)踐證明，改進(jìn)效果良好。分析了DEH系統(tǒng)運(yùn)行中的一些常見(jiàn)故障及產(chǎn)生的原因并推薦了常規(guī)的處理方法，對(duì)電廠(chǎng)運(yùn)行檢修人員正確使用和維護(hù)DEH系統(tǒng)具有指導(dǎo)作用。

數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH);閥定位卡;位移傳感器;故障現(xiàn)象;處理方法

古交電廠(chǎng)300 MW機(jī)組高壓抗燃油數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)包括汽輪機(jī)控制液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)兩部分。液壓控制系統(tǒng)作為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)力單元，用于驅(qū)動(dòng)閥門(mén)，使閥門(mén)的開(kāi)度指令按著閥門(mén)的指令而改變;電控部分實(shí)現(xiàn)各種控制功能，如轉(zhuǎn)速控制、功率控制、閥位控制等，并最終形成各個(gè)閥門(mén)的閥位指令。該廠(chǎng)氣輪機(jī)高壓缸配有4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥。中壓進(jìn)汽口配有2個(gè)中壓調(diào)節(jié)汽閥與1個(gè)高壓主汽閥，用電液伺服閥和DEH的微機(jī)接口卡實(shí)現(xiàn)連續(xù)模擬量控制。其余2個(gè)中壓主汽閥和1個(gè)高壓主汽閥采用電磁閥與DEH接口實(shí)現(xiàn)兩位式開(kāi)關(guān)量控制。氣輪機(jī)控制系統(tǒng)包括：監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TSI)和控制系統(tǒng)(DEH)。

1 DEH控制系統(tǒng)的組成

DEH系統(tǒng)由電控和電液系統(tǒng)(Electronic Hydraulic)組成，簡(jiǎn)稱(chēng)EH系統(tǒng)。EH液壓控制系統(tǒng)的組成：供油系統(tǒng)、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)、危機(jī)遮斷系統(tǒng)。

1)供油系統(tǒng)。該廠(chǎng)供油系統(tǒng)是抗燃油EH主要組成：主油泵、循環(huán)油泵、再生泵、冷卻系統(tǒng)、加熱器、畜能器、EH油箱。

2)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該廠(chǎng)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)共10套：高壓主氣閥2套，高壓調(diào)節(jié)閥4套，中壓主氣閥2套，中壓調(diào)節(jié)閥2套;其中高壓主氣閥2套，高壓調(diào)節(jié)閥，中壓調(diào)節(jié)閥，接受DEH來(lái)的4－20MA電信號(hào)通過(guò)電液伺服閥轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制相應(yīng)閥門(mén)，屬于調(diào)節(jié)式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。各執(zhí)行器由油動(dòng)機(jī)，電液伺服閥，快關(guān)遮斷電磁閥，卸荷閥，線(xiàn)性差動(dòng)變送器LVDT等組成。其中，高壓主氣閥和中壓主氣閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)快關(guān)電磁閥實(shí)現(xiàn)閥門(mén)全關(guān)全開(kāi)，屬于兩位式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。各執(zhí)行器由油動(dòng)機(jī)，快關(guān)電磁閥，卸荷閥，實(shí)驗(yàn)電磁閥，行程開(kāi)關(guān)等組成。閥門(mén)配置見(jiàn)圖1。

圖1 閥門(mén)配置示意圖

3)危機(jī)遮斷系統(tǒng)。危機(jī)遮斷系統(tǒng)也就是汽輪機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)，為了保證汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，當(dāng)汽輪機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)TSI檢測(cè)到參數(shù)達(dá)到保護(hù)值時(shí)，汽輪機(jī)保護(hù)動(dòng)作跳閘，汽輪機(jī)快速關(guān)閉所有進(jìn)汽閥。危機(jī)遮斷系統(tǒng)分為低壓保安系統(tǒng)(低壓遮斷系統(tǒng))和高壓遮斷系統(tǒng)。低壓保安系統(tǒng)由危機(jī)遮斷裝置，危機(jī)遮斷器，機(jī)械遮斷電磁鐵3YV，復(fù)位實(shí)驗(yàn)閥組，導(dǎo)油環(huán)，手動(dòng)停機(jī)機(jī)構(gòu)等組成。高壓遮斷系統(tǒng)由高壓遮斷電磁閥實(shí)現(xiàn)。

2 超速保護(hù)和ETS遮斷

1)超速保護(hù)是汽輪機(jī)保護(hù)中最為重要的保護(hù)之一，如果不能控制汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)汽輪機(jī)超出規(guī)定轉(zhuǎn)速時(shí)，保護(hù)不能及時(shí)動(dòng)作可能導(dǎo)致汽輪機(jī)的飛車(chē)。汽輪機(jī)超速保護(hù)分為103%、110%，和機(jī)械超速保護(hù)。古交電廠(chǎng)OPC 103%超速保護(hù)由2只超速遮斷電磁閥5AYV和5BYV專(zhuān)用于OPC超速保護(hù)控制，當(dāng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速的103%時(shí)，經(jīng)過(guò)邏輯判斷后激活電磁閥5AYV和5BYV使其帶電動(dòng)作，從而接通OPC超速油和無(wú)壓回油，使所有調(diào)節(jié)閥快速關(guān)閉防止繼續(xù)超速。103%超速保護(hù)是電氣110%超速和機(jī)械超速保護(hù)的預(yù)保護(hù)，無(wú)論是處于速度控制階段還是負(fù)荷控制階段，一旦檢測(cè)到超過(guò)103%，系統(tǒng)將發(fā)出高壓、中壓調(diào)節(jié)汽閥的請(qǐng)求信號(hào)快速關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速低于103%時(shí)調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟。110%超速保護(hù)是：轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速110%時(shí)保護(hù)動(dòng)作，高壓遮斷電磁閥6YV－9YV和機(jī)械遮斷電磁閥同時(shí)動(dòng)作跳閘，汽輪機(jī)關(guān)閉所有進(jìn)汽閥門(mén)。此保護(hù)的動(dòng)作使用了兩套雙重保護(hù)，分別是DEH繼電器硬回路和DCS邏輯軟回路控制。在做電氣110%超速和機(jī)械超速時(shí)，OPC保護(hù)必須切除。機(jī)械超速保護(hù)是：當(dāng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速的110%～111%時(shí)低壓保安系統(tǒng)中飛環(huán)飛出，使危機(jī)遮斷裝置的撐勾脫扣卸掉高壓抗燃油壓力油，快速關(guān)閉所有進(jìn)汽閥，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)打閘停機(jī)。

2)噴油實(shí)驗(yàn)。為了確保超速保護(hù)的可靠性，一般都設(shè)有超速實(shí)驗(yàn)，在做超速實(shí)驗(yàn)之前為了確保實(shí)驗(yàn)的安全性，先做噴油實(shí)驗(yàn)。噴油實(shí)驗(yàn)圖見(jiàn)圖2。在飛環(huán)噴油試驗(yàn)情況下，如圖2所示，噴油實(shí)驗(yàn)ON后，點(diǎn)擊GO，首先4YV電磁閥帶電動(dòng)作遮斷高壓安全油與無(wú)壓回油的管道，當(dāng)ZS4開(kāi)關(guān)信號(hào)閉合時(shí)，說(shuō)明油路已經(jīng)遮斷，這時(shí)噴油實(shí)驗(yàn)電磁閥2YV動(dòng)作，開(kāi)始噴油使飛環(huán)擊出，ZS2跳閘信號(hào)閉合這時(shí)噴油實(shí)驗(yàn)完成，復(fù)位電磁閥1YV帶電重新掛閘。

圖2 噴油實(shí)驗(yàn)圖

3)ETS遮斷保護(hù)。ETS遮斷包括低壓保安和高壓遮斷電磁閥等組成。高壓遮斷系統(tǒng)由1個(gè)帶有4只自動(dòng)停機(jī)遮斷電磁閥6YV、7YV、8YV、9YV和2只超速保護(hù)電磁閥5AYV和5BYV的危急遮斷控制塊、隔膜閥、2個(gè)單向閥和5只壓力開(kāi)關(guān)等組成。4只高壓遮斷電磁閥6YV、7YV、8YV、9YV接受ETS的停機(jī)信號(hào)。正常運(yùn)行中高壓遮斷電磁閥關(guān)閉，線(xiàn)圈常帶電。高壓遮斷電磁閥兩兩串聯(lián)后并聯(lián)，必須每組中的一個(gè)動(dòng)作后才遮斷。當(dāng)汽輪機(jī)的保護(hù)條件滿(mǎn)足時(shí)，高壓遮斷電磁閥失電動(dòng)作快速卸掉安全油，關(guān)閉所有進(jìn)汽閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)跳閘。高壓遮斷電磁閥示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 高壓遮斷電磁閥示意圖

3 一次調(diào)頻投入后對(duì)機(jī)組的影響

根據(jù)古交電廠(chǎng)300 MW機(jī)組按相當(dāng)于20 MW擾動(dòng)幅度(6.67%額定負(fù)荷)所做的汽機(jī)調(diào)門(mén)擾動(dòng)和鍋爐負(fù)荷指令擾動(dòng)的機(jī)組響應(yīng)特性試驗(yàn)，進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論。

1)機(jī)組調(diào)門(mén)階躍時(shí)，汽壓變化速率只在初始瞬間較大 0.1 ～0.2 MPa/s，平滑段汽壓變化率均在0.35 MPa/min以下;汽壓變化幅度很大，當(dāng)負(fù)荷變化13～24 MW 時(shí)，汽壓變化幅度達(dá)1.1～1.8 MPa。汽壓變化幅度過(guò)大，會(huì)對(duì)機(jī)組穩(wěn)定性產(chǎn)生影響;但限制汽壓變化幅度過(guò)多，也會(huì)影響機(jī)組的一次調(diào)頻能力。

2)在汽包水位自動(dòng)投入狀態(tài)下，水位波動(dòng)并不大，在±40 mm范圍內(nèi)。

3)機(jī)組調(diào)門(mén)階躍時(shí)，主汽溫變化不大。階躍開(kāi)調(diào)門(mén)，主汽溫先下降后上升，穩(wěn)定值與階躍前略有上升;階躍關(guān)調(diào)門(mén)，主汽溫先上升后下降，穩(wěn)定值與階躍前略有下降;總體變化幅度不大，在3℃ ～4℃以?xún)?nèi)。

4)機(jī)組調(diào)門(mén)階躍時(shí)，再熱汽溫變化不大。階躍開(kāi)關(guān)調(diào)門(mén)，再熱汽溫均略有下降，總體變化幅度不大，在4℃ ～5℃以?xún)?nèi)。

5)機(jī)組調(diào)門(mén)階躍時(shí)，高壓第一級(jí)溫差變化較大。階躍開(kāi)關(guān)調(diào)門(mén)，高壓第一級(jí)汽溫變化較大，從而使高壓第一級(jí)汽溫與金屬溫度的溫差變化較大，對(duì)汽機(jī)熱應(yīng)力有一定影響。尤其在關(guān)調(diào)門(mén)動(dòng)作時(shí)，第一級(jí)汽溫是呈下降趨勢(shì)，低負(fù)荷工況有可能出現(xiàn)負(fù)溫差，產(chǎn)生負(fù)應(yīng)力，而汽輪機(jī)承受負(fù)應(yīng)力的能力相對(duì)弱的多，應(yīng)進(jìn)一步加以關(guān)注。

6)在汽機(jī)調(diào)門(mén)凸輪特性擬合不好的區(qū)段，產(chǎn)生負(fù)荷超調(diào)現(xiàn)象。

7)鍋爐燃燒率試驗(yàn)的純遲延響應(yīng)時(shí)間約為2.5 min。

在以上試驗(yàn)過(guò)程中，分別記錄機(jī)組有功功率、主汽壓力和溫度、調(diào)節(jié)級(jí)壓力和溫度、第一級(jí)金屬溫度、汽機(jī)參考指令、調(diào)門(mén)開(kāi)度、汽包水位、蒸汽流量、給水流量、除氧器水位、燃料量、風(fēng)量等主要參數(shù)的變化，分析機(jī)組的響應(yīng)特性。

4 DEH運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題分析及處理過(guò)程

1)故障現(xiàn)象：機(jī)組調(diào)試中做DEH閥門(mén)活動(dòng)時(shí)有部分調(diào)門(mén)不動(dòng)作。故障處理過(guò)程：檢查DEH控制柜發(fā)現(xiàn)閥門(mén)定位卡VP卡上指示“I”燈亮，說(shuō)明此卡件出現(xiàn)內(nèi)部故障，當(dāng)“I”燈亮后該卡禁止操作。經(jīng)過(guò)查閱OVATION手冊(cè)中I燈亮的原因，發(fā)現(xiàn)VP卡有機(jī)組從并網(wǎng)到脫網(wǎng)后，硬件快速輸出關(guān)閉汽門(mén)的功能，由于沒(méi)有組態(tài)該功能，系統(tǒng)一直處于掃描該點(diǎn)狀態(tài)，所以出現(xiàn)“I”燈亮報(bào)警。短接A17－A4、A18－B4后報(bào)警消除，所有閥門(mén)動(dòng)作正常。

2)故障現(xiàn)象：機(jī)組調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)保護(hù)拒動(dòng)。汽輪機(jī)在沖轉(zhuǎn)過(guò)程中其中一個(gè)軸振值超過(guò)保護(hù)定值，雖然DEH首出的畫(huà)面中顯示機(jī)組跳閘，但實(shí)際汽輪機(jī)沒(méi)有跳閘，后來(lái)運(yùn)行人員就地手打停機(jī)。故障處理過(guò)程：經(jīng)過(guò)線(xiàn)路檢查，發(fā)現(xiàn)ETS控制柜開(kāi)關(guān)量輸出模塊電源DC24 V電源保險(xiǎn)熔斷，導(dǎo)致ETS繼電器柜中24 V繼電器未動(dòng)作，未能把停機(jī)信號(hào)送到高壓遮斷電磁閥和機(jī)械遮斷電磁鐵及各個(gè)快關(guān)電磁閥上，最終未能實(shí)現(xiàn)電氣打閘。具體整改措施如下：a)增加1套停機(jī)硬回路。重運(yùn)行操作盤(pán)并拉1根電纜直接到DEH機(jī)柜的停機(jī)繼電器上，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行手打電氣停機(jī)，以解決應(yīng)急問(wèn)題。b)增加ETS控制機(jī)柜開(kāi)關(guān)量輸出模塊。c)增加報(bào)警。在BTG的聲光報(bào)警中增加失去DC110 V和DC24 V電源報(bào)警，同時(shí)在DEH畫(huà)面中軟回路也增加此報(bào)警。

3)故障現(xiàn)象：#2機(jī)組做主機(jī)保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，每次打閘后都要就地手動(dòng)拉停機(jī)杠桿，ZS2停機(jī)信號(hào)才能返回。發(fā)現(xiàn)每次跳機(jī)后電磁閥3YV沒(méi)有動(dòng)作(3YV帶電動(dòng)作后彈起，平時(shí)是放下的)。故障處理過(guò)程：首先測(cè)量去3YV電磁閥接線(xiàn)端子的電壓，但是沒(méi)有測(cè)到110 VDC電壓(該廠(chǎng)3YV是110 VDC電磁閥)，檢查DEH繼電器柜線(xiàn)路發(fā)現(xiàn)：空開(kāi)處可以測(cè)到，但是過(guò)了保險(xiǎn)后就測(cè)不到了，測(cè)量保險(xiǎn)正常，測(cè)量二極管也正常。后來(lái)發(fā)現(xiàn)保險(xiǎn)有根線(xiàn)松動(dòng)了，處理后空開(kāi)帶電，但就地電磁閥沒(méi)電，測(cè)量繼電器126的6線(xiàn)斷線(xiàn)了，經(jīng)處理就地電磁閥動(dòng)作正常了。

4)故障現(xiàn)象：#1機(jī)啟動(dòng)前做主保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，每做一次跳機(jī)保護(hù)，24 VDC的保險(xiǎn)就跳一次。故障處理：經(jīng)過(guò)檢查線(xiàn)路發(fā)現(xiàn)接線(xiàn)錯(cuò)誤，其中DC24 V的一個(gè)繼電器的線(xiàn)圈接到了此繼電器容量為110 VDC的接點(diǎn)上，導(dǎo)致每次跳機(jī)都燒毀24 VDC。

5)故障現(xiàn)象：#1機(jī)組啟動(dòng)前做機(jī)械超速試驗(yàn)，當(dāng)再次掛上閘后，點(diǎn)擊運(yùn)行主汽閥全開(kāi)，但當(dāng)設(shè)置目標(biāo)轉(zhuǎn)速點(diǎn)擊GO后準(zhǔn)備沖轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)所有調(diào)節(jié)閥都沒(méi)有動(dòng)作。故障處理：a)檢查調(diào)節(jié)閥的指令是否發(fā)出去，經(jīng)過(guò)檢查已經(jīng)發(fā)出為－2 V的電壓信號(hào)(正電壓為閥門(mén)關(guān)，負(fù)電壓為閥門(mén)開(kāi))，且各個(gè)調(diào)節(jié)閥的VP卡上都沒(méi)有故障信號(hào)顯示。b)檢查就地油系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)查看油系統(tǒng)后分析OPC超速電磁閥有問(wèn)題。c)處理了5AYV和5BYV超速電磁閥后所有調(diào)節(jié)閥都恢復(fù)正常。主要原因?yàn)槌傧拗齐姵亻y卡，卸掉了超速油。

6)故障現(xiàn)象：調(diào)門(mén)反饋擺動(dòng)，歸零，或最大。處理方法(該廠(chǎng)反饋?zhàn)兯推魇荓VDT)：a)首先檢查線(xiàn)路是否松動(dòng)，檢查L(zhǎng)VDT和VP卡上的接線(xiàn)，確保接線(xiàn)牢固無(wú)松動(dòng)。再檢查固定LVDT的螺絲是否松動(dòng)，該廠(chǎng)#2機(jī)一個(gè)調(diào)門(mén)反饋曾出現(xiàn)歸零，檢查為固定LVDT的閥芯脫落。后來(lái)機(jī)組檢修中把所有LVDT原來(lái)的接線(xiàn)改為焊接，從此沒(méi)出現(xiàn)此現(xiàn)象。b)判斷LVDT的好壞。在VP卡測(cè)量端子B12、C12之間直流電壓，或直接測(cè)量LVDT的電阻即可判定LVDT是否正常。c)運(yùn)行中#2調(diào)門(mén)反饋擺動(dòng)處理。檢查線(xiàn)路和固定螺絲均無(wú)松動(dòng)，且LVDT元件完好，最后查明為電液伺服閥卡導(dǎo)致閥門(mén)擺動(dòng)，停機(jī)更換正常。

5 結(jié)束語(yǔ)

汽輪機(jī)的DEH系統(tǒng)采用了東方汽輪機(jī)廠(chǎng)與美國(guó)西屋公司合作生產(chǎn)的全電調(diào)型汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)。系統(tǒng)配置、軟件設(shè)計(jì)均采用了先進(jìn)的集成塊，使機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中具有較高的可靠性，功能更加完善，保證了機(jī)組的安全運(yùn)行。

DEH Application and Existing Problems Analysis in 300 MW Units

Ji Yong－cai

Introduces the composition and the main function of high pressure fire－resistant oil digital electric hydraulic control system(DEH)in Gujiao power plant 300 MW units.The DEH system of steam turbine uses Oriental steam turbine factory and USA Westinghouse coproduction the DEH electric－tuning type steam turbine digital electric hydraulic control system.According to the existing problems in the commissioning and operation of Gujiao power plant，puts forward the improvement measures，makes the system function more perfect，increases reliability.Practice proves that the improvement effect is good.Analyses some common faults and the causes in the operation of the DEH system and recommends the conventional processing methods，to the power plant overhaul workers properly use and maintenance DEH system is of guiding role.

Digital electric hydraulic control system(DEH);Valve positioning card;Displacement sensor;Fault phenomenon;Processing methods

TD612

A

1672－0652(2011)10－0011－04

2011－08－26

吉永財(cái)(1985—)，男，山西陽(yáng)高人，2010年畢業(yè)于華北電力大學(xué)，工程師，主要從事電廠(chǎng)熱控維護(hù)工作，(E－mail)xnpcjyc@126.com