MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析课件

200MW汽轮机高压调节阀门波汽轮机高压调节阀门波动的原因分析动的原因分析白慧军（沈阳华润热电有限公司）【摘要】本文介绍了本文介绍了200MW汽轮机数字电液控制系统高压调节汽汽轮机数字电液控制系统高压调节汽门在运行过程中出现的故障现象，门在运行过程中出现的故障现象，分析分析了造成阀门了造成阀门波动波动的的可能原因可能原因,总结了问题解决的经验总结了问题解决的经验,提出了解决方案。提出了解决方案。p【关键词】【关键词】DEH高压调节阀门高压调节阀门LVDT波动波动故障故障分分析析MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析0 概述：p沈阳华润热电有限公司沈阳华润热电有限公司3号号200MW汽轮机是哈尔滨汽轮汽轮机是哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的超高压蒸汽参数、一次中间再机厂有限责任公司生产的超高压蒸汽参数、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、双抽、凝汽供热式汽轮机组。热、单轴、双缸、双排汽、双抽、凝汽供热式汽轮机组。型号为：型号为：CC140/N20012.75/1.08/0.245。与该机组配。与该机组配套的数字电液调节系统（套的数字电液调节系统（DEH）液压部分采用了高压抗）液压部分采用了高压抗燃油装置，工作压力为燃油装置，工作压力为1214MPa；电控部分采用中国；电控部分采用中国电力科学研究院北京电研智电力科学研究院北京电研智MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析深控制技术公司深控制技术公司EDPF-NT型分散控制系统。这台汽轮机型分散控制系统。这台汽轮机DEH的设计借鉴了引进型的设计借鉴了引进型300MW机组的控制策略，采取机组的控制策略，采取一对一的方式来实现对汽轮机的控制，即一对一的方式来实现对汽轮机的控制，即DEH发出的阀位发出的阀位控制指令通过控制指令通过9块块EDPF-VCII卡分别送到卡分别送到9个调节汽门个调节汽门（4个高压调节阀、个高压调节阀、2个中压调节阀、个中压调节阀、3个抽汽调节阀）的电液个抽汽调节阀）的电液伺服阀（伺服阀（MOOG阀）上；阀）上；MOOG阀将电信号转换成液压阀将电信号转换成液压信号，由安装在油动机上的高压抗燃油执行机构信号，由安装在油动机上的高压抗燃油执行机构MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p直接带动调速汽门的蒸汽阀头开启和关闭。在各调速汽门直接带动调速汽门的蒸汽阀头开启和关闭。在各调速汽门的油动机上，均安装一个电液伺服阀及两只线性位移传感的油动机上，均安装一个电液伺服阀及两只线性位移传感器器LVDT，调速汽门的开度经过模数转换，反馈至，调速汽门的开度经过模数转换，反馈至DEH与与给定值相比较，精确地控制汽轮机的转速或功率。给定值相比较，精确地控制汽轮机的转速或功率。MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p同时还具有同时还具有ATC方式、一次调频、协调控制、超速保护等方式、一次调频、协调控制、超速保护等功能。不仅从根本上解决了机械液压调节部套固有的弊病，功能。不仅从根本上解决了机械液压调节部套固有的弊病，提高了闭环阀位控制精度，而且实现了阀门管理，使机组提高了闭环阀位控制精度，而且实现了阀门管理，使机组运行的安全性和经济性得到有效的改善。运行的安全性和经济性得到有效的改善。pMW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析1故障现象:p我公司我公司3号机组从号机组从2009年年9月开始，多次出现汽轮机单阀月开始，多次出现汽轮机单阀控制方式下控制方式下1号、号、2号高压调门摆动振荡的现象，如表格号高压调门摆动振荡的现象，如表格1所示，记录了所示，记录了9月份某一时刻机组正常运行时在工程师站月份某一时刻机组正常运行时在工程师站和操作员站上观测到的和操作员站上观测到的1-4号高压调门振荡情况：号高压调门振荡情况：MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析表格一1号高压调门号高压调门2号高压调门号高压调门3号高压调门号高压调门4号高压调门号高压调门开度开度35%35%35%35%振荡幅度振荡幅度24%1-3%0.2%0.2%MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p10月初，又记录了某一时刻机组正常运行时月初，又记录了某一时刻机组正常运行时1-4号高压调号高压调门振荡情况，见表格门振荡情况，见表格2MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析表格2MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p从上可见，在各个开度下，从上可见，在各个开度下，3号、号、4号高压调门波动较小，号高压调门波动较小，而而1号、号、2号高压调门均有较大波动，高压调门的波动导致号高压调门均有较大波动，高压调门的波动导致负荷波动最大达负荷波动最大达9-10MW。而由于处于开环阀位控制方式。而由于处于开环阀位控制方式下，相应单阀阀门指令并未变化，一直在画直线。根据下，相应单阀阀门指令并未变化，一直在画直线。根据DEH系统组成原理，对该问题进行了分析。系统组成原理，对该问题进行了分析。MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析2、高压调门振荡的原因分析p2.1EDPF-NT型型DEH系统工作原理：系统工作原理：p该机组的该机组的9个调节汽门（个调节汽门（4个高压调节阀、个高压调节阀、2个中压调节阀、个中压调节阀、3个抽汽调节阀）均采用伺服阀（个抽汽调节阀）均采用伺服阀（MOOG阀）控制闭环回阀）控制闭环回路。路。DEH控制系统包括控制系统包括2个闭环回路：一是转速、功率控个闭环回路：一是转速、功率控制回路，对转速和功率进行闭环控制，采用制回路，对转速和功率进行闭环控制，采用PI调节规律，调节规律，包括伺服控制卡、主控制器以前部分均由电调包括伺服控制卡、主控制器以前部分均由电调EDPF-NT型分散控制系统完成，构成串级调节系统型分散控制系统完成，构成串级调节系统MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p主回路。伺服阀、油动机、阀位反馈主回路。伺服阀、油动机、阀位反馈LVDT等安装在就地，等安装在就地，由伺服控制卡、由伺服控制卡、MOOG伺服阀、油动机、阀位反馈伺服阀、油动机、阀位反馈LVDT组成串级调节系统副回路，组成串级调节系统副回路，在伺服控制卡采用在伺服控制卡采用PI调节规律。调节规律。MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p2.2纯电调型纯电调型EDH伺服控制卡伺服控制卡(EDPF-VCII)EDPF-VC卡是专门为卡是专门为DEH系统设计的智能型伺服、功放系统设计的智能型伺服、功放卡，它接受主控制器的控制输出指令经功放后直接驱动电卡，它接受主控制器的控制输出指令经功放后直接驱动电液转换器。在液转换器。在EDPF-VC卡上集成有卡上集成有LVDT信号变送器，并信号变送器，并自动进行高选，然后通过内部的变参数自动进行高选，然后通过内部的变参数PI调节器形成阀位调节器形成阀位闭环，实现精确的阀位控制。通过超级终端，可方便地进闭环，实现精确的阀位控制。通过超级终端，可方便地进行行LVDT电气零点和满度设置，调整控制参数。电气零点和满度设置，调整控制参数。MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p另外，卡上还设有手操作接口，与手操盘连接可实现手操另外，卡上还设有手操作接口，与手操盘连接可实现手操作后备。作后备。p技术指标：技术指标：直接配用如直接配用如MOOG或或DDV等伺服阀；等伺服阀；功放输出：功放输出：10V10V.-10mA10mA具有具有PI调节功能；调节功能；具备手操功能；具备手操功能；MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p2.3可能引起调节阀门可能引起调节阀门波动波动的原因：的原因：p根据系统组成原理，结合故障出现的现象，进行了分析讨根据系统组成原理，结合故障出现的现象，进行了分析讨论：论：p2.3.1主控制器故障：主控制器故障：p由于在出现故障后，系统由负荷控制方式切换到阀位控制由于在出现故障后，系统由负荷控制方式切换到阀位控制方式，在调门振荡时，控制器输出指令并未变化，一直画方式，在调门振荡时，控制器输出指令并未变化，一直画直线，故而完全可以排除主控制器异常。直线，故而完全可以排除主控制器异常。p2.3.2伺服控制卡故障：伺服控制卡故障：MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p在该台机组大修后期调试阶段，对各调门的控制参数进行在该台机组大修后期调试阶段，对各调门的控制参数进行整定，保证了调门的开关速率、极限位置、不振荡等符合整定，保证了调门的开关速率、极限位置、不振荡等符合要求。在出现要求。在出现1号、号、2号高压调门有波动尤其是号高压调门有波动尤其是1号高压调号高压调门有较大波动后，分别对两个调门的伺服控制卡内的门有较大波动后，分别对两个调门的伺服控制卡内的PID参数进行了检查和调整。这之后，参数进行了检查和调整。这之后，2号高压调门的振荡波号高压调门的振荡波动明显减小，直至正常了。但动明显减小，直至正常了。但1号高压调门的振荡波动没号高压调门的振荡波动没有任何变小的趋势。说明有任何变小的趋势。说明2号高压调门的波动是由号高压调门的波动是由MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p伺服控制卡参数设置不当引起，而伺服控制卡参数设置不当引起，而1号高压调门的波动原号高压调门的波动原因未清。因未清。p2.3.3LVDT故障：故障：p线性位移传感器线性位移传感器LVDT是由芯杆、线圈、外壳等组成，是由芯杆、线圈、外壳等组成，用差动变压器原理组成，位移传感器芯杆长期在高温和相用差动变压器原理组成，位移传感器芯杆长期在高温和相对振动较大环境中工作，一旦在活动方向上不垂直，与传对振动较大环境中工作，一旦在活动方向上不垂直，与传感器外壳长期摩擦，会导致芯杆磨损、断裂、松动。测试感器外壳长期摩擦，会导致芯杆磨损、断裂、松动。测试LVDT主、次级线圈三对线间电压，如果主、次级线圈三对线间电压，如果V主线圈主线圈=V次级次级1+V次级次级2，则说明，则说明LVDTMW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p次级线圈三对线间电压，如果次级线圈三对线间电压，如果V主线圈主线圈=V次级次级1+V次级次级2，则说明则说明LVDT正常，观察正常，观察1号高压门的两个号高压门的两个LVDT振荡波动振荡波动的幅值、趋势完全一致，就地检查的幅值、趋势完全一致，就地检查LVDT的安装、进行测的安装、进行测试等均正常。试等均正常。p2.3.4EH油压波动：油压波动：pEH油压波动也会引起调门波动，观察发现该油压基本在油压波动也会引起调门波动，观察发现该油压基本在14MPa左右微小变化，故可以排除该种原因。左右微小变化，故可以排除该种原因。MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p2.3.5伺服阀的故障：伺服阀的故障：p伺服控制卡接受主控制器的指令信号和伺服控制卡接受主控制器的指令信号和LVDT的反馈信号，的反馈信号，进行进行PID运算，输出运算，输出-10mA10mA，驱动伺服阀。由，驱动伺服阀。由于无法在线观察伺服控制卡输出电流的变化，在确认伺服于无法在线观察伺服控制卡输出电流的变化，在确认伺服阀指令接线没用松动的情况下，决定利用机组临检时机，阀指令接线没用松动的情况下，决定利用机组临检时机，在已完成备用伺服阀试验检测之后，将在已完成备用伺服阀试验检测之后，将1号调门伺服阀拆号调门伺服阀拆下，换上了备用伺服阀。我公司伺服阀采用的下，换上了备用伺服阀。我公司伺服阀采用的MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p是美国穆格公司是美国穆格公司MOOGJ761-003伺服阀，内部结构比较伺服阀，内部结构比较复杂，其长期工作在高温环境中，力矩马达很容易在高温复杂，其长期工作在高温环境中，力矩马达很容易在高温环境中损坏。伺服阀力矩马达中的电磁铁线圈在较高的环环境中损坏。伺服阀力矩马达中的电磁铁线圈在较高的环境温度下长期工作，对其工作特性也会有较大影响，直接境温度下长期工作，对其工作特性也会有较大影响，直接影响伺服阀的特性。影响伺服阀的特性。MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p更换新伺服阀后，冷态试验更换新伺服阀后，冷态试验1号高压调门的开关，以及机号高压调门的开关，以及机组启动运行后再观察，结论是组启动运行后再观察，结论是1号高压调门的振荡消失，号高压调门的振荡消失，与与3号、号、4号调门一样只有号调门一样只有0.2%的波动。至此的波动。至此1号高压调号高压调门问题解决。门问题解决。MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析3、结语语：p3.1通过对拆下的伺服阀送检测部门测试检验，发现故障通过对拆下的伺服阀送检测部门测试检验，发现故障原因为阀芯卡涩，进行处理后，检测合格，可作为备件使原因为阀芯卡涩，进行处理后，检测合格，可作为备件使用。用。p3.2DEH系统系统高压调节阀门高压调节阀门波动波动现象在现场常会遇到，系现象在现场常会遇到，系统回路中任一环节的设备出现问题，都会引起调节阀门的统回路中任一环节的设备出现问题，都会引起调节阀门的波动波动，具体的故障原因需对一些特征参数，具体的故障原因需对一些特征参数分析分析而找到。而找到。MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析p3.3提高维护检修人员的技术水平，可以缩短缺陷查出和提高维护检修人员的技术水平，可以缩短缺陷查出和处理的周期，为机组安全稳定奠定基础。处理的周期，为机组安全稳定奠定基础。p参考文献：参考文献：1沈阳华润热电有限公司沈阳华润热电有限公司DEH操作说明书操作说明书哈尔滨哈尔滨汽轮机厂汽轮机厂p2李李杰杰300MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析MW汽轮机高压调节阀门波动的原因分析汽轮机高压调节阀门波动的原因分析