張樂(lè)天

摘要：文章針對(duì)汽輪機(jī)組在運(yùn)行期間汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門出現(xiàn)擺動(dòng)的問(wèn)題，歸納總結(jié)了引起擺動(dòng)的各種原因，對(duì)各種因素進(jìn)行了重點(diǎn)分析，并提出解決方案，以消除這些因素對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門的影響。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；調(diào)節(jié)汽門；伺服卡；LVDT；火力發(fā)電機(jī)組 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK263 文章編號(hào)：1009-2374（2015）32-0080-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.043

1 概述

汽輪機(jī)是火力發(fā)電機(jī)組的必要設(shè)備，汽輪機(jī)的出力直接影響機(jī)組負(fù)荷，而汽輪機(jī)的出力是由汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門的開(kāi)度所決定的，因此汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門的精確控制對(duì)于電廠安全穩(wěn)定的運(yùn)行是非常重要的。在電廠運(yùn)行中，由于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門的擺動(dòng)引起負(fù)荷波動(dòng)的事例并不少見(jiàn)，引起汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門擺動(dòng)的原因也較多，有的是單一因素影響，也有的是多種因素綜合影響。下面具體分析一下能引起調(diào)節(jié)氣門擺動(dòng)的各種原因。

2 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門的工作原理

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)是液壓裝置，并且通常都是用EH油作為介質(zhì)，也就是油動(dòng)機(jī)，油動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)閥門運(yùn)動(dòng)，控制好油動(dòng)機(jī)就可以完成對(duì)調(diào)節(jié)汽門的控制。從圖1中可以看到，閥位指令經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換由百分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，送到伺服放大器，同時(shí)閥位反饋LVDT產(chǎn)生的電壓信號(hào)也送到伺服放大器，在伺服放大器中指令和反饋進(jìn)行PID運(yùn)算，產(chǎn)生一個(gè)電流信號(hào)，這個(gè)電流信號(hào)經(jīng)電液轉(zhuǎn)換器控制EH油進(jìn)出油動(dòng)機(jī)的油缸，從而驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)動(dòng)作。目前在汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門的油動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，通常采用的伺服放大器都由生產(chǎn)廠家集成的伺服卡，而電液轉(zhuǎn)換器一般選用動(dòng)圈式伺服閥，本文中就以常規(guī)設(shè)備進(jìn)行分析。

圖1 調(diào)節(jié)閥門工作原理示意圖

3 調(diào)節(jié)汽門抖動(dòng)原因分析

了解了調(diào)節(jié)汽門的工作原理，可以看出在整個(gè)控制回路中有許多環(huán)節(jié)都可以影響到調(diào)節(jié)汽門的控制精度，從而導(dǎo)致閥門擺動(dòng)，下面就逐一分析一下各種因素是如何影響閥門擺動(dòng)的：

3.1 閥位指令

閥位指令作為整個(gè)控制回路的源頭，自身信號(hào)的穩(wěn)定無(wú)疑將對(duì)閥門產(chǎn)生影響。閥位指令分為手動(dòng)指令與自動(dòng)指令，手動(dòng)指令是由人為直接輸入的，一般不會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，而自動(dòng)指令是由DEH系統(tǒng)經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算產(chǎn)生的，如果在運(yùn)算中出現(xiàn)錯(cuò)誤就會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，指令出現(xiàn)波動(dòng)必將導(dǎo)致閥門出現(xiàn)擺動(dòng)。

另外，在DEH中無(wú)論是手動(dòng)指令，還是自動(dòng)指令，都將通過(guò)閥門流量曲線地?fù)Q算才能下發(fā)到伺服放大器（伺服卡），因此閥門流量曲線是否正確、合適，也將影響閥門正常工作。閥門流量曲線應(yīng)與閥門實(shí)際的通流特性相符，這樣才能確保汽輪機(jī)的進(jìn)汽量與當(dāng)前需求一致，如果閥門流量曲線與閥門實(shí)際的通流特性不一致，勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)進(jìn)汽量或高或低，這時(shí)DEH的調(diào)節(jié)作用為了穩(wěn)定就不斷修改指令，于是引起閥門擺動(dòng)。由于閥門流量曲線不對(duì)應(yīng)引起的擺動(dòng)一般都是較大幅度的擺動(dòng)，對(duì)汽輪機(jī)的影響也比較大，所以比較容易識(shí)別。

3.2 伺服放大器（伺服卡）

圖2 伺服卡內(nèi)部邏輯原理圖

伺服放大器是整個(gè)控制回路中的核心，相當(dāng)于大腦，如果大腦出現(xiàn)了問(wèn)題，那么對(duì)閥門的影響是不言而喻的。在實(shí)際應(yīng)用中伺服放大器通常被集成為伺服卡，伺服卡具有接受指令、反饋信號(hào)，閥門線性整定，進(jìn)行PID邏輯運(yùn)算，輸出控制指令等作用。圖2是一個(gè)典型的伺服卡內(nèi)部邏輯及原理圖，可以看出伺服卡內(nèi)部的設(shè)置與邏輯還是比較復(fù)雜的，同時(shí)承擔(dān)的功能也較多，所以有許多環(huán)節(jié)都可以影響到輸出指令，通過(guò)指令即可影響到閥門，下面就針對(duì)能引起閥門擺動(dòng)的幾條重要因素進(jìn)行具體分析：

3.2.1 伺服卡設(shè)置。伺服卡內(nèi)部電路比較復(fù)雜，應(yīng)用功能較多，為了滿足實(shí)際應(yīng)用中不同的需求，伺服卡內(nèi)部通常設(shè)計(jì)了許多可以調(diào)整的設(shè)置，在使用前要正確地設(shè)置各項(xiàng)功能，才能使伺服卡正常工作。現(xiàn)在伺服卡生產(chǎn)廠家較多，卡內(nèi)的設(shè)置也是各有不同，有的采用撥碼開(kāi)關(guān)，有的采用跳線，有的使用電位器，也有的使用軟件設(shè)置，錯(cuò)誤的設(shè)置也是導(dǎo)致閥門擺動(dòng)的因素

之一。

3.2.2 PID參數(shù)整定。伺服卡內(nèi)部具有PID調(diào)節(jié)作用，通過(guò)閥位指令與閥位反饋的偏差計(jì)算，最終輸出一個(gè)電流信號(hào)去調(diào)節(jié)伺服閥。目前電廠應(yīng)用的所有伺服卡基本上只有比例和積分調(diào)節(jié)，微分調(diào)節(jié)沒(méi)有采用，那么就要求比例和積分的參數(shù)設(shè)置要準(zhǔn)確，在許多閥門擺動(dòng)的案例中都是因?yàn)閰?shù)設(shè)置不對(duì)，尤其是積分的設(shè)置，如果積分作用設(shè)置過(guò)強(qiáng)，就很容易引起閥門擺動(dòng)。

3.2.3 伺服卡接線。從圖2中可以看出，伺服卡的接線也是比較復(fù)雜的，同時(shí)對(duì)信號(hào)的要求也比較高，錯(cuò)誤的接線和信號(hào)也可能導(dǎo)致閥門的錯(cuò)誤動(dòng)作，其中也包含了擺動(dòng)的可能性，比如LVDT線圈極性接反、手動(dòng)增減信號(hào)誤發(fā)、保護(hù)信號(hào)誤動(dòng)等。

3.3 LVDT

LVDT位移傳感器是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門反饋信號(hào)的測(cè)量元件，根據(jù)其測(cè)量特點(diǎn)在選型、安裝方面都有嚴(yán)格要求，如果出現(xiàn)差錯(cuò)容易出現(xiàn)測(cè)量誤差，從而導(dǎo)致反饋信號(hào)偏差，導(dǎo)致閥門出現(xiàn)擺動(dòng)。LVDT容易出現(xiàn)問(wèn)題的因素有以下三點(diǎn)：

3.3.1 LVDT選型。所有的LVDT都有測(cè)量范圍，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門也是具有各自的行程范圍，所以就要求根據(jù)閥門的行程范圍選擇與之匹配的LVDT，LVDT的測(cè)量范圍要大于閥門的行程，這樣才能有效地測(cè)量閥門行程，否則就會(huì)出現(xiàn)誤差，同時(shí)LVDT的量程也不能超出閥門行程過(guò)多，否則會(huì)降低測(cè)量精度，影響反饋精度。

3.3.2 LVDT的安裝。LVDT的內(nèi)部有一個(gè)可自由移動(dòng)的桿狀銜鐵，在測(cè)量時(shí)要求保證銜鐵的移動(dòng)暢通，無(wú)阻礙、無(wú)摩擦、無(wú)彎曲，否則勢(shì)必會(huì)影響測(cè)量。這樣對(duì)LVDT的安裝就提出較高的要求，首先要保證安裝到LVDT的最佳測(cè)量范圍，其次安裝時(shí)要確保銜鐵的自由移動(dòng)，最后還要考慮到熱膨脹對(duì)其的影響。

3.3.3 LVDT的固定。LVDT的固定對(duì)于穩(wěn)定的運(yùn)行十分重要，如果固定不牢固在運(yùn)行中容易松動(dòng)，這樣在測(cè)量時(shí)就會(huì)產(chǎn)生誤差，因此而導(dǎo)致閥門擺動(dòng)的事例也十分多見(jiàn)。

3.4 動(dòng)圈式伺服閥

動(dòng)圈式伺服閥是一種高精度的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，閥體內(nèi)部的油路非常細(xì)小，極易出現(xiàn)卡澀導(dǎo)致油路不暢或關(guān)閉不嚴(yán)，無(wú)法準(zhǔn)確地控制油動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)，造成閥門擺動(dòng)。通常此類原因引起的閥門擺動(dòng)幅度比較大。

3.5 油動(dòng)機(jī)及閥門本體

油動(dòng)機(jī)及閥門本體由于自身的制造工藝、安裝工藝或是長(zhǎng)期運(yùn)行后出現(xiàn)磨損等因素影響，也會(huì)出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，有時(shí)也會(huì)導(dǎo)致閥門擺動(dòng)。此類的擺動(dòng)一般周期長(zhǎng)，無(wú)規(guī)律性。

4 解決方案

找到了閥門擺動(dòng)的原因，在出現(xiàn)閥門擺動(dòng)后如何解決，下面就針對(duì)不同因素逐一提出解決方案：

4.1 閥位指令問(wèn)題

閥位指令問(wèn)題一般出現(xiàn)在兩方面：一方面是DEH自動(dòng)調(diào)節(jié)回路問(wèn)題，這方面問(wèn)題可以通過(guò)查看趨勢(shì)找到原因，調(diào)整自動(dòng)調(diào)節(jié)回路參數(shù)解決問(wèn)題；另一方面是閥門流量曲線問(wèn)題，這方面問(wèn)題的出現(xiàn)需要重新核對(duì)曲線，必要時(shí)需要重新進(jìn)行流量曲線的測(cè)定，修正了流量曲線即可解決此問(wèn)題。

4.2 伺服卡問(wèn)題

伺服卡出現(xiàn)問(wèn)題首先要檢查伺服卡的各項(xiàng)設(shè)置，正確調(diào)整伺服卡的各項(xiàng)設(shè)置，可以讓它正確工作。PI參數(shù)的調(diào)整，通過(guò)整定PI參數(shù)，找到合適的參數(shù)解決問(wèn)題。檢查伺服卡接線及信號(hào)，調(diào)整正確的接線，處理錯(cuò)誤的信號(hào)。

4.3 LVDT問(wèn)題

按要求選擇LVDT，不能小，也不能過(guò)大。檢查L(zhǎng)VDT安裝位置，檢查L(zhǎng)VDT有無(wú)卡澀、彎曲、磨損、松動(dòng)等現(xiàn)象，通過(guò)重新安裝定位或更換受損的LVDT，注意處理過(guò)LVDT后要重新進(jìn)行閥門線性整定。

4.4 伺服閥問(wèn)題

伺服閥卡澀的原因有兩種：（1）EH油質(zhì)不合格，油內(nèi)雜質(zhì)超標(biāo)致使伺服閥卡澀；（2）伺服閥長(zhǎng)期使用后的磨損。不論是哪種原因，在處理時(shí)都是要求保證EH油質(zhì)合格，對(duì)于出現(xiàn)故障的伺服閥進(jìn)行清洗或更換。

4.5 油動(dòng)機(jī)及閥門本體問(wèn)題

出現(xiàn)此類問(wèn)題時(shí)要求對(duì)油動(dòng)機(jī)及閥門進(jìn)行重新安裝，并檢查各部件是否完好，部件之間的間隙是否合適，必要時(shí)要重新加工。

5 結(jié)語(yǔ)

可以引起汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門出現(xiàn)擺動(dòng)的原因較多，許多閥門擺動(dòng)問(wèn)題都不是單一因素引起，在分析和處理具體問(wèn)題時(shí)要全面考慮，同時(shí)更需要注意的是在不停機(jī)的前提下如何處理問(wèn)題，什么問(wèn)題必須停機(jī)處理，什么問(wèn)題可以不停機(jī)處理，在處理前要做好安全措施，在確保汽輪機(jī)安全運(yùn)行的前提下解決閥門擺動(dòng)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1] 北京日立控制系統(tǒng)有限公司.LYF710A模板使用說(shuō)明書[S].

（責(zé)任編輯：秦遜玉）