張 偉，周文民

(華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204)

華電濰坊發(fā)電有限公司4號機(jī)組汽輪機(jī)主汽門、調(diào)節(jié)汽門為單LVDT(線性差動(dòng)變速器)控制方式，由于可靠性低，一旦出現(xiàn)LVDT故障將直接導(dǎo)致主汽門或調(diào)節(jié)汽門閥門 (汽閥)反饋異常，造成大小機(jī)控制回路開環(huán)、自動(dòng)控制系統(tǒng)失靈，引起機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)、轉(zhuǎn)速失控甚至汽輪機(jī)超速等嚴(yán)重事故。為提高控制水平、防止機(jī)組運(yùn)行工況惡化、避免設(shè)備非正常停運(yùn)、減少故障率、提高機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)性，借鑒3號機(jī)組改造成功的經(jīng)驗(yàn)對4號機(jī)組進(jìn)行雙LVDT改造。

1 LVDT概述

LVDT是火電廠DEH系統(tǒng)中反饋汽輪機(jī)主汽門和調(diào)節(jié)汽門開度的測量元件，作用是將油動(dòng)機(jī)活塞位移 (閥門開度)信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。電壓信號送到伺服放大器前先與計(jì)算機(jī)送來的信號比較，差值經(jīng)過伺服放大器功率放大并轉(zhuǎn)換成電流值后，驅(qū)動(dòng)電液伺服閥控制油動(dòng)機(jī)和汽閥。當(dāng)汽閥開度滿足計(jì)算機(jī)輸入信號要求時(shí)，伺服放大器輸入偏差為零，汽閥處于穩(wěn)定位置［1－2］。

LVDT差動(dòng)變壓器式位移傳感器特點(diǎn)如下。

a． 原理直觀、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用壽命長，出線都用絕緣材料包住，抗高溫;

b． 靈敏度高、線性范圍寬、重復(fù)性好;

c． 分辨率高、微小動(dòng)作即有感應(yīng)電壓輸出;

d． 結(jié)構(gòu)對稱、零位可恢復(fù)，可重復(fù)安裝使用;

e． 輸入和輸出隔離，抗干擾性好。

2 LVDT工作原理

常見的LVDT有2種:三線制和六線制［3］。

2.1 三線制LVDT工作原理

LVDT由鐵心、繞組骨架、外殼和1個(gè)感應(yīng)繞組組成 (見圖1)。感應(yīng)繞組ac加上中間抽頭b，可看成1個(gè)滑線變阻器，當(dāng)鐵心產(chǎn)生位移時(shí)，ab和bc間感應(yīng)電壓產(chǎn)生1個(gè)壓差，通過此壓差可算出鐵心位移，以判斷LVDT位移及方向。ab間阻值等于bc間阻值，阻值ab+bc=ac，可通過測量阻值來確認(rèn)LVDT的好壞。安裝該種LVDT首先要確認(rèn)中線b，通過開關(guān)油動(dòng)機(jī)的方向和反饋的增大或減少來決定LVDT a和c位置。

2.2 六線制LVDT工作原理

LVDT由鐵心、繞組骨架、外殼、1個(gè)初級繞組和2個(gè)次級繞組組成 (見圖2)。初級繞組、次級繞組分布在繞組骨架上，繞組內(nèi)部有1個(gè)可自由移動(dòng)桿狀銜鐵。當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，2個(gè)次級繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢相等，此時(shí)輸出電壓為0;當(dāng)銜鐵在繞組內(nèi)部移動(dòng)并偏離中心位置時(shí)，2個(gè)初級繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢不等，有電壓輸出，其電壓大小取決于位移量。為提高傳感器靈敏度、改善傳感器線性度、增大傳感器線性范圍，設(shè)計(jì)時(shí)將2個(gè)次級繞組反串相接 (電壓極性相反)，LVDT輸出電壓是其電壓之差，且與鐵心位移量成線性關(guān)系。

3 反饋故障因素調(diào)查

通過對近幾年來反饋故障導(dǎo)致的機(jī)組停機(jī)或降負(fù)荷因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析 (見表1)，可知單LVDT運(yùn)行的故障率可達(dá)86.0%，由此得出雙LVDT改造的必要性。

4 雙LVDT改造方案

4.1 LVDT的安裝

雙LVDT改造主要做了以下工作:首先經(jīng)過現(xiàn)場考察確立LVDT合適的安裝位置;在已有設(shè)備的基礎(chǔ)上焊接LVDT固定的槽鋼;按照固定LVDT的螺栓位置在槽鋼上打上定位孔洞;通過花角鐵把2支LVDT一起連接在各門的連接桿上;打開原電纜的槽盒 (有些用切割機(jī)重新開了孔洞);鋪設(shè)從LVDT到電子間的電纜;確定LVDT原邊繞組、初級繞組和次級繞組的接線 (接線判斷［4］:增加或減小調(diào)節(jié)門指令時(shí)，閥門不動(dòng)作，把任1組初級繞組接線調(diào)換即可;當(dāng)增加調(diào)節(jié)門指令、閥位反饋減小、就地閥門關(guān)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，伺服閥輸出指令線反串相接;當(dāng)增加調(diào)節(jié)門指令、閥位反饋減小、就地閥門開方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，2次初級繞組反串相接)，接線后先用焊錫把接頭焊好，然后套上黃臘管，再用粘膠帶包裹好;電子間IMHSS03模塊接線;在工程師站進(jìn)行組態(tài)邏輯修改;最后進(jìn)行LVDT的調(diào)試(包括原有LVDT和新裝LVDT)。

4.2 LVDT的調(diào)試

a． 在閥門校驗(yàn)時(shí)先將端子TB1－7/8(TRIP BIAS)解開，或?qū)ⅰ癟RIP BIAS”信號的 DSO14模件拔出，等閥門校驗(yàn)完畢后再恢復(fù)。目的是避免跳閘偏置信號誤發(fā)，造成閥門不能正常動(dòng)作。

b． 插入HSS03模件，工作正常，狀態(tài)燈綠燈亮。

c． 機(jī)組掛閘，將閥門全關(guān) (需就地確認(rèn)閥門是否關(guān)閉)。在COMPOSER組態(tài)中將功能碼55(HSS03)的S15位置為顯示電壓值。記下此時(shí)的閥門關(guān)閉電壓值V1。

d． 打開閥門 (需要就地確認(rèn)閥門是否打開)，并記錄閥門全開的電壓值V2。

e． 計(jì)算閥門的零位電壓值－V3。計(jì)算公式為(|V1|+|V2|)/2=V3。

f． 在 COMPOSER組態(tài)中將功能碼 55(HSS03)的參數(shù)S18設(shè)為－V3。將閥門全關(guān)，觀察此時(shí)的電壓值，調(diào)整LVDT的鐵心桿，使閥門的反饋電壓值等于－V3。

g． 將閥門全開，記錄此時(shí)的電壓值V4。在COMPOSER組態(tài)中將功能碼55(HSS03)的參數(shù)S19設(shè)為V4。

4.3 LVDT傳感的使用注意事項(xiàng)

LVDT是比較精密的儀器，安裝時(shí)不能讓鐵心和測桿產(chǎn)生變形彎曲，否則會(huì)嚴(yán)重影響測桿活動(dòng)的靈活性和測量結(jié)果。

LVDT的殼體是高導(dǎo)磁材料，應(yīng)避免受撞擊。測桿應(yīng)與閥門移動(dòng)方向保持一致，同心度要好。傳感器與被測物的接觸面應(yīng)具有一定光潔度。

LVDT的最佳工作區(qū)段在測桿活動(dòng)區(qū)的中間部分。測桿全部伸出和全部壓縮的區(qū)段均非最佳工作區(qū)。安裝傳感器時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)傳感器殼體，根據(jù)量程估算大致間隙。

外接的“正、負(fù)”電源建議采用線性電源。若用開關(guān)電源，信號輸出中的干擾電壓會(huì)明顯增大。每塊電路板的實(shí)際耗電不大于±30 mA。

當(dāng)測桿受灰塵或油污污染時(shí)，應(yīng)用酒精棉擦拭、清潔測桿，傳感器不可隨意拆卸，以免損壞或降低測量精度。LVDT的正常工作溫度為50～100℃，最大耐溫為140℃。

5 結(jié)束語

通過1年來對改造后3號機(jī)組DEH系統(tǒng)的跟蹤檢查和測試［5－7］，可見其運(yùn)行情況良好，閥門動(dòng)作偏差在1%以內(nèi)，被控量指標(biāo)進(jìn)一步提高，從未發(fā)生誤動(dòng)、拒動(dòng)及誤報(bào)、拒報(bào)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，直接提高了全廠經(jīng)濟(jì)效益和安全指標(biāo)，為今后各項(xiàng)工作奠定了良好基礎(chǔ)。

［1］ 丁小平．火電廠DEH系統(tǒng)中LVDT的常見故障及處理［J］．安徽電力，2011，28(1):61－62．

［2］ 宋占國，聶 強(qiáng)．DEH系統(tǒng)電液伺服閥典型故障原因分析［J］．東北電力技術(shù)，2007，28(1):32－34．

［3］ 王宏娟．LVDT在國產(chǎn)汽輪機(jī)中的應(yīng)用分析［J］．機(jī)械工程師，2010，42(3):139－140．

［4］ 片秀紅，張東風(fēng)，陳德偉．LVDT傳感器在發(fā)電廠應(yīng)用中的研究與探討［J］．計(jì)量與測試技術(shù)，2010，37(6):53－56．

［5］ 王瑛玖，劉 智，付翰偉．汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)改造中的一次調(diào)頻的研究［J］．東北電力技術(shù)，2011，32(8):15－18．

［6］ 丁文庫，李海濤，呂曉武，等．汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)中電液轉(zhuǎn)換器性能的分析與比較［J］．汽輪機(jī)技術(shù)，2006，48(3):193－195．

［7］ 劉媛杰，樸在林．基于DCS汽輪機(jī)DEH控制系統(tǒng)的優(yōu)化研究 ［J］．浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，23(5):1 034－1 037．