俞玉春

(晉控電力塔山發(fā)電山西有限公司，大同 037001)

0 引 言

600 MW亞臨界機(jī)組主要包括純電調(diào)、液壓伺服系統(tǒng)，并且直接組成了數(shù)字式電液控制系統(tǒng)(DEH系統(tǒng))，實(shí)際運(yùn)行過程中更主要通過操作員自動(dòng)控制、DCS遠(yuǎn)控運(yùn)行以及手動(dòng)控制等方式來實(shí)現(xiàn)。DEH系統(tǒng)作為大規(guī)模汽輪發(fā)電機(jī)組控制中不可或缺的一部分，直接關(guān)系到機(jī)組運(yùn)行的安全性?，F(xiàn)如今，機(jī)組運(yùn)行時(shí)間越來越長，導(dǎo)致DEH系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障。文章主要以塔山電廠600 MW亞臨界機(jī)組DEH系統(tǒng)為例展開分析，希望能夠提高DEH系統(tǒng)運(yùn)行安全性。

1 工程概況

塔山電廠2×600 MW空冷機(jī)組系哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的NZK600-16.7/538/538型空冷一次中間再熱、三缸四排氣、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。塔山電廠600 MW汽輪機(jī)啟動(dòng)方式為高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)，0至2900RPM由高壓主門及中壓調(diào)門控制，轉(zhuǎn)速達(dá)到2900RPM時(shí)切換到高壓調(diào)門及中壓調(diào)門控制升速、并網(wǎng)、帶負(fù)荷。每臺(tái)機(jī)組配有兩個(gè)高壓主汽門(TV)、四個(gè)高壓調(diào)門(GV)、兩個(gè)中壓主汽門(RSV)和四個(gè)中壓調(diào)門(IV)。

2 DEH系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與性能

塔山電廠DEH控制系統(tǒng)硬件主要應(yīng)用上海西屋控制系統(tǒng)有限公司所生產(chǎn)的OVATION系統(tǒng)，其先進(jìn)性在于分散的結(jié)構(gòu)和基于微處理器的控制，這兩大特點(diǎn)加上冗余使得系統(tǒng)在具有更強(qiáng)的處理能力的同時(shí)提高了可靠性。100 MB帶寬的高速以太網(wǎng)的高速公路通訊使各個(gè)控制器之間相互隔離，又可以通過它來相互聯(lián)系，可以說是整套系統(tǒng)的一個(gè)核心。DEH系統(tǒng)中組成包括2個(gè)控制柜，分別為DPU41/91和DPU42/92；1套Ovation 工程師和工具庫工作站；1套Ovation操作員工作站。

基本控制區(qū)包含了控制方式(CNTL MODE)、旁路方式(BYPASS MODE)、目標(biāo)速率(CNTL SP)、反饋切投(FEEDBACK)、閥門模式(VLV MODE)、高低限制(LIMITER)以及汽機(jī)掛閘(LATCH)、OPC切投(OPC MODE)、手操面板(MANUAL PANEL)、閥門活動(dòng)試驗(yàn)、閥門嚴(yán)密性試驗(yàn)、同期控制、快關(guān)功能投切(FAST VAL)等。

Ovation控制器是以比較開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為前提，所使用的工業(yè)過程控制器也非常可靠。因?yàn)橄到y(tǒng)心臟處設(shè)置了英特爾奔騰處理器，所以O(shè)vation 控制器可以將微處理技術(shù)與系統(tǒng)更好的融合。此外，Ovation控制器可以執(zhí)行比較簡單、復(fù)雜的控制策略，期間獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，連接網(wǎng)絡(luò)與I/O子系統(tǒng)。規(guī)范的PC結(jié)構(gòu)與PCI/ISA總線接口，可以實(shí)現(xiàn)控制器和求他標(biāo)準(zhǔn)PC產(chǎn)品的連接，實(shí)現(xiàn)其正常運(yùn)行。Ovation 工作站的應(yīng)用，滿足現(xiàn)代化過程控制系統(tǒng)的諸多要求，以Windows為基礎(chǔ)的工作站和Ovation 網(wǎng)絡(luò)能夠安全匹配，最大容量可達(dá)200 000點(diǎn)。因此，實(shí)際操作過程必須要按照Ovation安全系統(tǒng)規(guī)則進(jìn)行。

Ovation工程師和高性能工具庫工作站在DEH系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮以下優(yōu)勢：① 工具庫服務(wù)器性能有保障；② 系統(tǒng)軟件服務(wù)器；③ 高性能工具數(shù)據(jù)庫；④ 高性能工具庫；⑤ 操作員功能；⑥ 其他工程師功能。Ovation操作員工作站功能如下：① 過程圖監(jiān)視及操作；② 報(bào)警管理；③ 趨勢顯示；④ 測點(diǎn)信息與檢測與檢查；⑤ 操作員事件報(bào)告。

性能指標(biāo)方面，具體如下：①轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍在0～3 500 r/min之間，轉(zhuǎn)速控制精度達(dá)到(額定蒸汽參數(shù)下的)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為0.1%額定轉(zhuǎn)速；②最大升速率下的超調(diào)量小于0.15%額定轉(zhuǎn)速；③控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速遲緩率小于等于0.06%；④甩全負(fù)荷時(shí)最大超速以能夠維持機(jī)組空轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)；⑤靜態(tài)特性轉(zhuǎn)速不等率可調(diào)，整定范圍在3%～6%之間；⑥指定功率附近(功率變化在額定功率的±1.5%～±12%范圍內(nèi))，頻率變化在±0.025～±0.25 Hz的區(qū)域內(nèi)的局部不等率整定范圍能達(dá)到3%～20 000%；⑦功率控制精度大于等于±2 MW(在蒸汽參數(shù)穩(wěn)定的條件下)；⑧系統(tǒng)MTBF(平均無故障時(shí)間)大于等于8 000 h；⑨計(jì)算機(jī)部分MTBF大于等于20000小時(shí)；⑩DEH系統(tǒng)可用率超過99.9%。

3 600 MW超臨界機(jī)組DEH系統(tǒng)故障解決方法

3.1 線性位移傳感器接線故障

DEH系統(tǒng)中的線性位移傳感器是一個(gè)測量設(shè)備，測量信號(hào)主要是將自帶1 m鎧裝線纜、計(jì)算機(jī)電纜端子相連接，隨后再將其傳輸?shù)紻EH系統(tǒng)內(nèi)部控制柜，由電調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)制，便可以獲得執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置測量的數(shù)值[1]。其中涉及到的鎧裝線纜操作過程中可能會(huì)面臨1 m工藝制作方面的制約，和計(jì)算機(jī)電纜端子相連過程中，端子排接線盒的安裝位置僅是汽輪機(jī)進(jìn)氣門。機(jī)組運(yùn)行時(shí)進(jìn)氣門的溫度如果超出限度，便會(huì)加速塑料端子排老化，進(jìn)汽門液壓驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行期間甚至?xí)霈F(xiàn)滲油現(xiàn)象，影響端子排絕緣等級(jí)與供油系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)(供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示)，且這些問題都是不可避免的。

圖1 供油系統(tǒng)

為此，可以在機(jī)組停機(jī)的過程中，完善機(jī)組原本所使用的接線方法，進(jìn)汽門處端子連接接線可以使用焊線連接，以熱縮管進(jìn)行線纜焊接位置的絕緣作業(yè)。為此一來，便可以解決上述問題，同時(shí)也可以提升設(shè)備運(yùn)行安全性與可靠性。但是一直以來，汽輪機(jī)進(jìn)汽門位置抗燃油的滲漏會(huì)順延LVDT線纜到達(dá)線纜焊點(diǎn)位置，降低焊線點(diǎn)絕緣性，如果運(yùn)行環(huán)境溫度高，也會(huì)使熱縮管絕緣老化速度。

分析過程中發(fā)現(xiàn)，LVDT鎧裝線纜存在的1 m長度工藝制作限制已經(jīng)得到解決。所以，使用線性位移傳感器再次選型之后，便可以使1 m鎧裝延長線纜LVDT替換成6 m長的鎧裝延長線纜LVDT，信號(hào)線纜便可以直接敷設(shè)在就地保護(hù)箱當(dāng)中，與端子連接之后傳輸?shù)紻EH系統(tǒng)的控制柜內(nèi)，如此便可以通過就地端子保護(hù)箱接線完成遠(yuǎn)離振源作業(yè)，以免進(jìn)汽門油質(zhì)與高溫環(huán)境這兩個(gè)因素限制，并實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的可靠運(yùn)行[2]。

3.2 線性位移傳感器安裝故障

汽輪機(jī)組投入到實(shí)際應(yīng)用過程中，一段時(shí)間過后發(fā)現(xiàn)LVDT鐵芯和套筒出現(xiàn)磨損，特別是中途進(jìn)行過檢修的機(jī)組，磨損程度更嚴(yán)重，部分設(shè)備的LVDT套筒線圈甚至都出現(xiàn)了磨損，嚴(yán)重威脅到汽輪機(jī)正常運(yùn)行[3]。安排專業(yè)人員進(jìn)行檢查之后發(fā)現(xiàn)，套筒和鐵芯存在不對(duì)中現(xiàn)象，這是導(dǎo)致LVDT磨損的主要原因。分析之后可以確定LVDT安裝不對(duì)中的幾點(diǎn)因素：第一，所使用的安裝工藝不合理，LVDT安裝期間套筒和鐵芯的安裝不對(duì)中；第二，汽輪機(jī)組啟停期間出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，導(dǎo)致冷態(tài)LVDT套筒與鐵芯經(jīng)過對(duì)中安裝之后，會(huì)在汽輪機(jī)組啟動(dòng)溫度的影響下不斷提高溫度，進(jìn)而導(dǎo)致安裝托板、鐵芯因?yàn)闊崤蛎泴?dǎo)致出現(xiàn)安裝不對(duì)中的問題。經(jīng)過調(diào)查與研究總結(jié)以上問題的解決方案，基于LVDT固定安裝設(shè)置萬向節(jié)，確保汽輪機(jī)組運(yùn)行期間LVDT可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向活動(dòng)[4]。此外，相關(guān)人員可以擴(kuò)張LVDT鐵芯安裝托板安裝孔直徑，應(yīng)用有剛性保證的特制大墊片做好固定。如此一來，可以解決安裝不對(duì)中問題，另外也可以降低改造成本，獲得良好的改造效果。

3.3 基本控制回路系統(tǒng)故障與處理

基本控制回路系統(tǒng)故障與處理，如表所示。

序號(hào)故障現(xiàn)象故障原因處 理1TV控制時(shí),轉(zhuǎn)速大于2900rpm時(shí)晃動(dòng),轉(zhuǎn)速小于2900rpm時(shí)正常,TV的閥位指令大于60%主汽門控制進(jìn)入大閥區(qū)提高主汽壓力,使主汽門閥位小于50%2在TV或GV控制時(shí),轉(zhuǎn)速在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)出現(xiàn)晃動(dòng)轉(zhuǎn)速信號(hào)太小檢查轉(zhuǎn)速信號(hào)3在升速過程中,轉(zhuǎn)速在大范圍內(nèi)出現(xiàn)無規(guī)則晃動(dòng)轉(zhuǎn)速信號(hào)有干擾伺服閥有卡澀現(xiàn)象檢查接地系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速信號(hào)、檢查油質(zhì)和伺服閥4在升速過程中,轉(zhuǎn)速在大范圍內(nèi)出現(xiàn)有規(guī)則晃動(dòng)伺服系統(tǒng)遲緩率太大調(diào)節(jié)參數(shù)不對(duì)檢查控制卡總增益優(yōu)化調(diào)節(jié)參數(shù)5油開關(guān)跳閘后,穩(wěn)定轉(zhuǎn)速大于300rpm或OPC不停動(dòng)作旁路打開,熱再熱壓力高關(guān)閉高低壓旁路6掛閘后,轉(zhuǎn)速自動(dòng)升高高旁開,再熱器壓力高,中調(diào)門開啟后,汽機(jī)沖轉(zhuǎn)閥門漏氣閥門控制卡偏置或LVDT調(diào)試不對(duì),實(shí)際閥門已經(jīng)開啟降低再熱汽壓力檢查閥門檢查閥門控制卡參數(shù)7不能閥切換閥門切換時(shí)轉(zhuǎn)速未降低降低啟動(dòng)參數(shù)或適當(dāng)提高閥切換轉(zhuǎn)速或檢查閥門是否漏氣8閥位控制時(shí),閥位指令大于40%,閥門突然開大或關(guān)小閥門進(jìn)入非線性區(qū)調(diào)整目標(biāo)值,使閥門全開或小于30%,避開非線性區(qū)9單閥控制時(shí),閥門振蕩閥門進(jìn)入非線性區(qū)調(diào)節(jié)參數(shù)有誤流量指令在90%時(shí)切除功率調(diào)節(jié)回路優(yōu)化調(diào)節(jié)參數(shù)10多閥控制時(shí),功率回路投入時(shí),閥門振蕩閥門重疊度未調(diào)整好,局部不等率太小調(diào)整重疊度,檢查閥門管理功能中的特性曲線是否合適11假并網(wǎng)時(shí),汽機(jī)超速假并網(wǎng)時(shí),油開關(guān)信號(hào)未解除,DEH帶初始負(fù)荷引起汽機(jī)超速假并網(wǎng)時(shí),解除油開關(guān)信號(hào)12中壓主汽門試驗(yàn)時(shí)引起串軸事故閥門試驗(yàn)關(guān)中壓主汽門信號(hào)左右接反檢查接線,做到同側(cè)汽門關(guān)閉

4 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)如今汽輪機(jī)組容量越來越大，蒸汽參數(shù)也不斷提升，為汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)賦予了復(fù)雜性的特點(diǎn)。電廠運(yùn)行期間面臨更加嚴(yán)格的要求，必須要保證汽輪機(jī)組正常運(yùn)行。DEH系統(tǒng)是機(jī)組中不可缺少的一個(gè)部分，為了避免運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，需要結(jié)合具體問題制定有效的解決對(duì)策，延長汽輪機(jī)的使用周期。