金 晶，劉 鋒

(廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東 揭陽 515223)

1號(hào)機(jī)組高壓調(diào)門故障的分析及處理

金 晶，劉 鋒

(廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東 揭陽 515223)

HSS03伺服卡直接控制著汽輪機(jī)的調(diào)門，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行至關(guān)重要。列舉了CV3調(diào)門故障現(xiàn)象，分析故障的可能原因并逐一排查，確定HSS03伺服卡故障是其根本原因，并提出了相應(yīng)的對(duì)策及建議，確保了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

高壓調(diào)門；伺服卡；故障分析

0 引言

某電廠1期1，2號(hào)機(jī)組為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的2×600 MW超臨界機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配有2個(gè)高壓主汽門MSV、4個(gè)高壓調(diào)節(jié)門CV1-CV4和2個(gè)中壓聯(lián)合調(diào)門ICV。汽輪機(jī)配套的調(diào)節(jié)系統(tǒng)為DEH數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用ABB貝利控制有限公司Symphony控制系統(tǒng)，閥門調(diào)節(jié)控制采用HSS03液壓伺服卡件。

1 CV3高壓調(diào)門故障

1.1 故障1

2015-05-22—06-09，該電廠1號(hào)機(jī)組DEH系統(tǒng)CV3高壓調(diào)門陸續(xù)出現(xiàn)了4次故障。通過故障原因分析及排除工作，相繼更換了HSS03液壓伺服卡、LVDT傳感器、液壓伺服閥及預(yù)制電纜NKHS03，并對(duì)CV3高壓調(diào)門相關(guān)控制電纜進(jìn)行搖絕緣測試等工作，但依然無法消除故障，且故障現(xiàn)象不盡相同。這些故障直接威脅著1號(hào)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 故障2

2015-05-22T21:27，運(yùn)行主操發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)組DEH系統(tǒng)CV3發(fā)出報(bào)警信息，報(bào)警故障信息為SEC1和SEC2故障(該故障是指HSS03卡內(nèi)部判斷LVDT傳感器次級(jí)線圈信號(hào)異常，造成液壓伺服卡指令與反饋不匹配)。運(yùn)行及檢修人員立即趕赴現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)CV3高壓調(diào)門全開。檢修人員立即開票處理，更換CV3高壓調(diào)門HSS03液壓伺服卡后恢復(fù)正常，SEC1和SEC2故障報(bào)警信號(hào)消失。

1.3 故障3

2015-06-07T11:23，運(yùn)行主操發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)組DEH系統(tǒng)CV3發(fā)出報(bào)警信息，報(bào)警故障信息為A/D及D/A狀態(tài)故障，報(bào)警故障信息時(shí)有時(shí)無，報(bào)警時(shí)間無規(guī)律。運(yùn)行人員就地檢查CV3高壓調(diào)門實(shí)際沒有變化。檢修人員相繼更換了CV3高壓調(diào)門HSS03液壓伺服卡、LVDT傳感器、液壓伺服閥。為排除信號(hào)干擾問題，同時(shí)對(duì)CV3的伺服線圈輸出指令接線、LVDT反饋原邊及副邊接線等進(jìn)行搖絕緣檢查，控制電纜絕緣在合格范圍之內(nèi)；且在DEH機(jī)柜側(cè)測量2路伺服閥控制線圈電阻，其值約為80 Ω，排除了控制電纜絕緣及端子接線不穩(wěn)定問題。經(jīng)過以上處理措施后，CV3高壓調(diào)門控制恢復(fù)正常。

1.4 故障4

2015-06-08T23:35，CV3高壓調(diào)門間歇性出現(xiàn)“輸出1狀態(tài)”“輸出2狀態(tài)”報(bào)警信息，并伴有微處理器故障報(bào)警，持續(xù)時(shí)間不超過2 s，報(bào)警信息無規(guī)律。由于7日已更換了HSS03液壓伺服卡件，檢修人員計(jì)劃更換與端子板連接的預(yù)制電纜，此時(shí)“輸出1狀態(tài)”“輸出2狀態(tài)”故障暫時(shí)恢復(fù)正常，無報(bào)警。

2015-06-09T03:25，1號(hào)機(jī)組負(fù)荷約降至450 MW，運(yùn)行人員許可檢修人員更換預(yù)制電纜。04：10，檢修人員通過DEH手動(dòng)慢關(guān)CV3的進(jìn)油門，在拔出CV3的卡件前，在端子板上碰觸預(yù)制電纜，發(fā)現(xiàn)CV3報(bào)警頻繁，所以更換了CV3的預(yù)制電纜。預(yù)制電纜更換后，插上卡件測試，“輸出1狀態(tài)”“輸出2狀態(tài)”故障仍然時(shí)不時(shí)出現(xiàn)，卡件依然出現(xiàn)離線故障，沒有任何改善。05:36，檢修人員懷疑新的HSS03卡件存在質(zhì)量問題，造成卡件與BRC通訊不穩(wěn)定，使得HSS03卡暫時(shí)離線，于是用一塊舊卡件將其更換，隨即該故障完全消除。因此，判斷卡件質(zhì)量不穩(wěn)定可能是造成這種故障的根本原因，同時(shí)不排除卡件與背板的連接存在問題或某處控制接線不牢的因素。

2 原因分析

2.1 原因歸納

1號(hào)機(jī)DEH系統(tǒng)CV3高壓調(diào)門HSS03報(bào)警信號(hào)的控制邏輯，如圖1所示。

從1號(hào)機(jī)DEH系統(tǒng)CV3高壓調(diào)門的4次故障現(xiàn)象排查情況來看：

(1) HSS03液壓伺服卡、LVDT傳感器、液壓伺服閥及預(yù)制電纜NKHS03幾乎全部更換，伺服閥控制線圈電阻及LVDT原邊、副邊電阻檢查均在正常范圍內(nèi)，控制電纜搖過絕緣均未發(fā)現(xiàn)問題；

(2) 卡件背板不穩(wěn)定可能造成CV3頻頻故障，但若卡件背板MMU不穩(wěn)定，則其他HSS03及子模件也應(yīng)該出現(xiàn)故障，故可排除卡件背板不穩(wěn)定；

(3) NTHS03端子板若有故障，則不會(huì)出現(xiàn)卡件離線的故障，且故障報(bào)警時(shí)有時(shí)無，可排除端子板存在故障。

這4次故障現(xiàn)象及報(bào)警信息不盡相同，似乎故障報(bào)警沒有共同點(diǎn)，唯一可懷疑的是新的HSS03卡件存在質(zhì)量不穩(wěn)定現(xiàn)象。這種HSS03卡由于電路設(shè)計(jì)過于復(fù)雜(由ABB貝利控制有限公司設(shè)計(jì))，其電源設(shè)計(jì)與現(xiàn)場實(shí)際匹配性不高。除了受到現(xiàn)場因素的影響外，其自身功耗較高，存在故障率較高的問題。根據(jù)該廠1-4號(hào)機(jī)組的DCS系統(tǒng)HSS03檢修更換記錄可知，近期HSS03卡件故障頻率較為頻繁。

2.2 具體原因排查

現(xiàn)分析6月8日CV3故障的原因。

從監(jiān)測畫面上觀察到，1號(hào)機(jī)DEH系統(tǒng)的CV3高壓調(diào)門故障時(shí)，HSS03卡件間歇性出現(xiàn)“輸出1狀態(tài)”“輸出2狀態(tài)”報(bào)警信息，并伴有微處理器故障報(bào)警，持續(xù)時(shí)間不超過2 s,報(bào)警信息無規(guī)律。微處理器故障其實(shí)是HSS03卡切換到硬手動(dòng)的控制方式。由于在HSS03卡與BRC通訊失去時(shí)，HSS03卡會(huì)自動(dòng)切換到硬手動(dòng)方式，而在通訊重新建立時(shí)，則自動(dòng)切換回自動(dòng)方式，因此出現(xiàn)微處理器故障，就說明HSS03卡曾經(jīng)離線。

圖1 CV3報(bào)警信號(hào)控制邏輯

從工程師站調(diào)出DEH邏輯，在線監(jiān)視CV3狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障時(shí)HSS03卡所有信號(hào)均為壞點(diǎn)，HSS03卡發(fā)生離線，而“輸出1狀態(tài)”“輸出2狀態(tài)”報(bào)警僅僅是在邏輯上對(duì)該信號(hào)質(zhì)量檢測時(shí)發(fā)出來的。由于離線時(shí)間比較短，卡件離線報(bào)警未發(fā)出(有1 s延時(shí))。

可見，卡件自身出現(xiàn)問題可能是CV3故障的原因。當(dāng)然造成卡件離線，也可能與卡件背板有關(guān)，因?yàn)樵诟鼡Q較老的卡件后，該故障立即消除。

針對(duì)此前出現(xiàn)的故障，能夠確認(rèn)故障原因?yàn)榭p壞。由于每次出現(xiàn)故障后，所更換的新HSS03卡件在使用不久后又損壞，說明導(dǎo)致卡件故障的根本原因還未核查清楚，估計(jì)很可能是某種偶然因素?fù)p壞了新卡件，最終出現(xiàn)不同的卡件故障報(bào)警。

3 對(duì)策及建議

CV3故障的根本原因可能是卡件質(zhì)量不穩(wěn)定或背板存在問題，造成卡件短時(shí)離線；或連接伺服閥的航空插頭松動(dòng)等，造成接觸不良。經(jīng)過故障分析后，建議再次發(fā)生DEH調(diào)門故障時(shí)，應(yīng)采取以下對(duì)策。

3.1 采購質(zhì)量合格的HSS03卡件

建議重新采購質(zhì)量合格的HSS03卡件。北京ABB公司的卡件原裝性較好，出廠前均有嚴(yán)格的檢測流程，且有質(zhì)量合格證。

3.2 檢查CV3卡件與背板的接線

鑒于近期故障頻率較高，若更換新卡后故障狀況沒有太大改善，則重點(diǎn)檢查CV3卡件與背板的連接是否有松動(dòng)。預(yù)制電纜經(jīng)常插拔后，其簧片和模件的金手指接觸不良，可以更換新的預(yù)制電纜。

3.3 檢查伺服閥的接線

對(duì)于DEH調(diào)門控制而言，若連接伺服閥的接線松動(dòng)，也容易出現(xiàn)問題，尤其是航空插頭所處的溫度較高，建議平時(shí)注意維護(hù)。

3.4 降低HSS03卡的功耗

該發(fā)電廠1-4號(hào)機(jī)組采用國產(chǎn)無錫河埒公司的LVDT，其主要特點(diǎn)是內(nèi)阻較大(約為300 Ω)，因而在提高LVDT的激勵(lì)電壓后，HSS03卡的功耗會(huì)大幅度增加。這可能是造成HSS03卡故障率較高的原因。據(jù)悉，電廠采用進(jìn)口原裝LVDT，其內(nèi)阻約為30 Ω，功耗相對(duì)較小，其HSS03卡故障率相對(duì)較低，因此建議將其原設(shè)計(jì)的±40 mA輸出改為±32 mA或更低。

3.5 更換屏蔽效果較好的控制電纜

1號(hào)機(jī)組不僅僅是CV3故障頻繁，其他調(diào)門故障率也較高，且就地檢查控制電纜時(shí)，有脫落蛻皮現(xiàn)象，懷疑存在高溫對(duì)控制電纜的影響，建議機(jī)組檢修時(shí)更換為屏蔽效果較好的控制電纜。

3.6 其他措施

可對(duì)HSS03卡進(jìn)行質(zhì)量檢測。當(dāng)MMU(內(nèi)存管理單元)出現(xiàn)問題時(shí)，可在故障時(shí)將卡件插入其他槽位。

4 故障原因徹查及處理過程

針對(duì)6月9日前出現(xiàn)的CV3故障，檢修人員陸續(xù)更換了HSS03卡件、LVDT和預(yù)制電纜，并對(duì)CV3接線進(jìn)行搖絕緣測試，故障暫時(shí)消除，基本確定為HSS03卡件質(zhì)量不佳是最重要原因，但還需繼續(xù)排查造成HSS03卡件損壞的誘因。

2015-06-25T14:37，CV3又出現(xiàn)故障，卡件報(bào)警出現(xiàn)“輸出1狀態(tài)”“輸出2狀態(tài)”同時(shí)報(bào)故障，且卡件報(bào)警后就恢復(fù)正常。當(dāng)伺服卡“輸出1狀態(tài)”“輸出2狀態(tài)”故障出現(xiàn)較長時(shí)間時(shí)，CV3調(diào)門慢慢關(guān)閉。針對(duì)前幾次出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，分析此次HSS03卡件故障最可能是由航空插頭老化或者接觸不良引起的，同時(shí)由于控制電纜質(zhì)量不佳，很可能損壞HSS03卡件，最終出現(xiàn)這幾次故障的不同報(bào)警現(xiàn)象。15:05，在CV3調(diào)門油路關(guān)閉后，檢查人員迅速檢查CV3伺服閥航空插頭，發(fā)現(xiàn)就地航空插頭連接較緊，但航空插頭電纜線直接下垂，這有可能是閥門振動(dòng)時(shí)航空插頭質(zhì)量不好，引起插頭接觸不良。因此，檢修人員更換了新的航空插頭，并改變電纜線直接往下的連接方式，將航空插頭電纜線往上提，用綁扎帶扎緊航空插頭電纜線，避免閥門振動(dòng)時(shí)因重力作用影響航空插頭的接觸；同時(shí)重新更換了新的HSS03卡件。觀察模件狀態(tài)無報(bào)警后投入CV3，觀察1 h后故障未再出現(xiàn)。

2015-09-13，在1號(hào)機(jī)組C級(jí)檢修期間，將伺服閥控制指令線及LVDT原邊、副邊反饋線控制電纜全部更換為雙屏蔽控制電纜，實(shí)測控制電纜對(duì)地電阻無窮大，屏蔽效果較好，徹底排除了控制電纜質(zhì)量不佳引起HSS03故障的可能性。

目前，1號(hào)機(jī)組CV3伺服卡故障現(xiàn)象再未出現(xiàn)，HSS03卡件故障率降低，確保了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)束語

HSS03卡件直接控制著汽輪機(jī)的調(diào)門，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行至關(guān)重要。HSS03卡件由于設(shè)計(jì)不佳等因素，在實(shí)際應(yīng)用中故障率較高。在發(fā)電廠實(shí)際生產(chǎn)中，只有對(duì)HSS03卡件出現(xiàn)故障的可能性進(jìn)行詳細(xì)分析后，才可在處理過程中有的放矢、心中有數(shù)，根據(jù)故障現(xiàn)象逐步排查并處理故障，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2016-08-22。

金 晶(1983-)，男，工程師，主要從事DCS控制系統(tǒng)、自動(dòng)控制優(yōu)化及DEH控制系統(tǒng)的現(xiàn)場維護(hù)及檢修工作，email：jjlpp1413@126.com。

劉 鋒(1982-)，男，工程師，主要從事火電廠熱控設(shè)備檢修維護(hù)及管理工作。