山東恒通化工股份有限公司熱電廠2臺(tái)50MW汽輪機(jī)為武漢汽輪機(jī)廠產(chǎn)品，型號(hào)為CC50-8.83/4.12和CC50-8.83/4.12/1.57，投運(yùn)日期分別為2002年10月18日和2004年5月15日，額定進(jìn)汽壓力8.83MPa，進(jìn)汽溫度535℃，抽汽壓力分別為4.12MPa和4.12/1.57MPa，控制系統(tǒng)采用新華公司DEH-ⅢA型高壓純電調(diào)，整個(gè)機(jī)組采用Honeywen DCS控制系統(tǒng)。

     該型汽輪機(jī)采用額定參數(shù)啟動(dòng)，四個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥各由1個(gè)油動(dòng)機(jī)控制，通過(guò)DEH系統(tǒng)的閥門管路程序?qū)崿F(xiàn)噴嘴/節(jié)流調(diào)節(jié)。DEH執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作介質(zhì)是高壓抗燃油（三芳基膦酸脂），它把DEH控制系統(tǒng)產(chǎn)生的調(diào)節(jié)閥行程指令轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)節(jié)閥的開度，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)進(jìn)汽量即轉(zhuǎn)速和功率的調(diào)節(jié)。

     第1臺(tái)50MW汽輪發(fā)電機(jī)組試運(yùn)時(shí)，四個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥均發(fā)生了不同程度的竄動(dòng)，經(jīng)分析并找出原因后，我公司在5^#機(jī)（CC50-8.83/4.12/1.57）汽輪機(jī)組上實(shí)施了改進(jìn)，效果良好。

      1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥控制原理

     隨著DEH系統(tǒng)工作方式（REMOTE或OA方式）的不同，來(lái)自不同方面的負(fù)荷設(shè)定值經(jīng)設(shè)定值處理功能的選擇和處理后，得到負(fù)荷設(shè)定值信號(hào)（REFDMD），送至DEH中的負(fù)荷控制系統(tǒng)，機(jī)組無(wú)論是處于DCS的控制還是DEH的OA方式控制，*后均經(jīng)過(guò)DEH系統(tǒng)將REFDMD信號(hào)由DEH的負(fù)荷控制系統(tǒng)輸出，為主蒸汽流量請(qǐng)求信號(hào)（FDMD），再經(jīng)DEH的閥門管理程序轉(zhuǎn)換成高壓調(diào)節(jié)閥的開度需求信號(hào)，并從單閥和順序閥控制方式中選擇一種方式，通過(guò)數(shù)字式閥位伺服控制器（MVP）卡件去控制相應(yīng)調(diào)節(jié)閥的開度需求指令。

     以單閥控制方式為例（如圖1所示），MVP卡接受WDPF中分散處理單元DPU來(lái)的調(diào)節(jié)閥開度需求信號(hào)，并與線性位移差動(dòng)變送器（linearVariable DifferentialTransformer，簡(jiǎn)稱LVDT）來(lái)的實(shí)際閥位開度信號(hào)相比較，通過(guò)比例積分（PI）控制回路對(duì)指定閥門的電液轉(zhuǎn)換器（MOOG閥）輸入閥門控制指令。調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)電氣-液壓回路如圖2所示。

     來(lái)自DEH的閥門管理器的調(diào)節(jié)閥開度需求指令（數(shù)字信號(hào)）輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的MVP卡內(nèi)，與實(shí)際開度的數(shù)字信號(hào)（LVDT的輸出反饋）做比較，其偏差信號(hào)經(jīng)PI（比例積分）控制運(yùn)算，得到MOOG閥的控制信號(hào)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換和放大，轉(zhuǎn)變?yōu)镸OOG閥兩組線圈上的控制電流，控制改變MOOG閥兩路輸出流量（一路高壓控制油到調(diào)節(jié)閥油動(dòng)機(jī)的下腔室，工作腔室；另一路MOOG閥的排油到油動(dòng)機(jī)的上腔室，非工作室）來(lái)控制油動(dòng)機(jī)工作油室的進(jìn)油量和油壓（開/關(guān)調(diào)節(jié)閥），實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組負(fù)荷的調(diào)節(jié)。當(dāng)MVP卡的輸出為“+”時(shí)，MOOG閥進(jìn)油接通去油動(dòng)機(jī)活塞的下部，油動(dòng)機(jī)下部油壓增大，向上移動(dòng)并經(jīng)杠桿帶動(dòng)開啟閥門，閥門移動(dòng)的同時(shí)，帶動(dòng)裝在油動(dòng)機(jī)旁的INDT的線圈移動(dòng)，產(chǎn)生--電信號(hào)，送到MVP卡內(nèi)與DEH閥門管理器來(lái)指令比較，直到LVDT閥門開度反饋信號(hào)與DEH閥門管理器的閥門開度需求信號(hào)相等，MVP卡輸出為0，閥門保持不動(dòng)。當(dāng)MVP卡輸出為“-”時(shí)，同理。

      2 熱工電氣回路分析及改進(jìn)

      2.1 熱工電氣回路分析

     線性位移差動(dòng)變送器LVDT是一種位移測(cè)量傳感器，由3個(gè)等距分布的線圈和一根與油動(dòng)機(jī)活塞桿相連的鐵芯組成，根據(jù)油動(dòng)機(jī)活塞的位置產(chǎn)生閥位反饋信號(hào)。工作原理如圖3。

     鐵芯在線圈中移動(dòng)時(shí)，改變了線圈空間的磁通分布，從而改變了初/次級(jí)線圈間的互感值。MVP卡向LVDT提供初級(jí)激勵(lì)電流的振蕩電路，它提供1kHz高頻正弦波，經(jīng)一低通濾波器濾去PROM輸出的直流成分和高頻成分，由一功率放大器提供驅(qū)動(dòng)LVDT初級(jí)線圈的電流，隨鐵芯在線圈內(nèi)位置的不同，兩個(gè)次級(jí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨之變化。兩個(gè)次級(jí)線圈反相、串聯(lián)地接至MVP卡，其兩個(gè)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的差分信號(hào)經(jīng)相敏檢波（或稱解調(diào)）和帶通濾波，得到比例于行程的直流電壓輸出。因此，當(dāng)鐵芯位于線圈中間位置時(shí)，因兩個(gè)次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，故位移輸出的電壓值為0；當(dāng)閥門開大或關(guān)小，一個(gè)信號(hào)線性增大，一個(gè)信號(hào)線性減小，兩信號(hào)送到MVP卡，分別通過(guò)正負(fù)半波整流，相加并經(jīng)過(guò)濾波、零點(diǎn)補(bǔ)償和量程調(diào)整后，就獲得對(duì)應(yīng)于閥門全行程、量程為直流0~10V的閥位信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，送MVP卡內(nèi)中央處理器MC68701。

     當(dāng)LVDT的初/次級(jí)線圈的6根接線中因接線松動(dòng)引起接觸**甚至斷開時(shí)，會(huì)導(dǎo)致反饋信號(hào)失真，造成調(diào)節(jié)閥竄動(dòng)（開度波動(dòng)）甚至變?yōu)槿_/全關(guān)兩位控制狀態(tài)，引起汽輪機(jī)工況的劇烈變化。為易于理解，特舉一例介紹如下：當(dāng)LVDT二次線圈的4根接線全部脫落，輸出電壓為0時(shí)，由上分析可知，調(diào)節(jié)閥反饋應(yīng)該為50%的中間狀態(tài)。此時(shí)若指令不是50%，如當(dāng)指令大于50%時(shí)，要求調(diào)節(jié)閥開度增大的控制信號(hào)因反饋信號(hào)未相應(yīng)改變而無(wú)法平衡，所以調(diào)節(jié)閥會(huì)迅速打開直至全開，但調(diào)節(jié)閥全開時(shí)，功率反饋會(huì)反映實(shí)際功率輸出值比需求值高，所以發(fā)出減指令；當(dāng)指令小于50%時(shí)，要求調(diào)節(jié)閥開度減小的控制信號(hào)因反饋信號(hào)未相應(yīng)改變也無(wú)法平衡，所以會(huì)迅速全關(guān)調(diào)節(jié)閥。如此反復(fù)，造成調(diào)節(jié)閥大幅竄動(dòng)。但如果調(diào)節(jié)閥開度原本很大，增加調(diào)節(jié)閥開度對(duì)負(fù)荷影響不大時(shí)，因此而引起的調(diào)節(jié)閥竄動(dòng)盡管明顯，但對(duì)機(jī)組工況影響并不大。

     經(jīng)過(guò)檢查分析發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)閥本體振動(dòng)很容易引起MOOG閥箱中控制接線松動(dòng)及破損，原因主要是原設(shè)計(jì)將調(diào)節(jié)閥的熱工接線盒布置在調(diào)節(jié)閥本體上，后來(lái)在每只調(diào)節(jié)閥處各增加一個(gè)小中間端子箱，該端子箱通過(guò)焊接在大機(jī)頂蓋上的角鋼固定在調(diào)節(jié)閥的斜上方，基本消除了MOOG閥箱中的控制接線隨調(diào)節(jié)閥本體一起動(dòng)作的問(wèn)題，效果不錯(cuò)。

     另一個(gè)值得重視的問(wèn)題是，安裝時(shí)，汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)電纜連接采用冷壓方式，時(shí)間久了，接觸面容易氧化，從而造成接線接觸**。目前，檢查并更換了現(xiàn)場(chǎng)所有調(diào)節(jié)閥的冷壓連接電纜。

     位移傳感器及安裝的改進(jìn)，不論高調(diào)閥還是中調(diào)閥都有位移傳感器安裝的問(wèn)題，只是高調(diào)閥的問(wèn)題更多一些。因?yàn)橹姓{(diào)闊在啟動(dòng)后就處于全開狀態(tài)，而高調(diào)閥都處于調(diào)整狀態(tài)，所以反應(yīng)位移傳感器損壞較多，其損壞形式主要是拉桿和線圈內(nèi)層間磨損，使線圈開路，或是拉桿被磨壞。分析原因，一是機(jī)組本身振動(dòng)較大，傳到安裝位移傳感器架子上，振動(dòng)更大；二是安裝時(shí)對(duì)中不準(zhǔn)，造成位移傳感器拉桿和線圈單邊摩擦；三是位移傳感器本身的原因。

      2.2 位移傳感器的改進(jìn)

     （1）原航空插頭對(duì)耐環(huán)境高溫和抗振動(dòng)效果較差，故現(xiàn)在位移傳感器的線圈由引出線直接引出，并且套裝了金屬軟管保護(hù)，引出線本身亦采用耐高溫的聚四氟乙烯導(dǎo)線，耐高溫和抗振動(dòng)效果好；
     （2）對(duì)位移傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)也作了改進(jìn)，增加了線圈灌封，提高了抗振性；
     （3）拉桿頭上增加聚四氟乙烯滑環(huán)，減少拉桿與線圈內(nèi)壁的摩擦，殼體端頭也改金屬蓋為尼龍蓋，與外殼聯(lián)接改為翻邊，尼龍蓋不易脫落，尼龍蓋與拉桿間的摩擦力減小。
     （4）改進(jìn)位移傳感器的安裝結(jié)構(gòu)，增加了導(dǎo)向桿，使位傳感器拉桿不用接長(zhǎng)桿，而直接接在導(dǎo)向桿的“耳朵”上。拉桿相對(duì)來(lái)說(shuō)受力減小，力由導(dǎo)向桿承受，且拉桿與“耳朵”容易對(duì)中。每個(gè)位移傳感器均可單獨(dú)更換。

     公司5^#機(jī)位移傳感器導(dǎo)向桿與操縱座拉臂的連接采用萬(wàn)向接頭，消除了因操縱座拉臂和導(dǎo)向桿不在一個(gè)平面而產(chǎn)生的扭曲力，大大降低了位移傳感器的報(bào)廢率。萬(wàn)向接頭間隙以不影響DEH的控制精度為準(zhǔn)。萬(wàn)向接頭應(yīng)該定期更換，以免間隙過(guò)大而影響閥門的控制精度。

      3 高壓調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)分析及改進(jìn)

     在熱工正常運(yùn)行情況下，流量在70%以上時(shí)，油動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定，但負(fù)荷會(huì)發(fā)生自行向上或向下跳動(dòng)，幅值為1MW左右。如果在DEH處投入功率回路或投入CCS協(xié)調(diào)控制，則會(huì)發(fā)生震蕩，控制不穩(wěn)定?，F(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，高壓調(diào)節(jié)閥桿有竄動(dòng)現(xiàn)象。

     從伺服控制回路來(lái)看，控制包括由計(jì)算機(jī)指令至VCC卡處的閉環(huán)控制。

     閥門伺服控制回路原理如圖4。

      如果DEH的指令是穩(wěn)定的，伺服閥與LVDT無(wú)故障，則所控制的油動(dòng)機(jī)也是穩(wěn)定的。從歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中可以看到DEH的定值、閥門輸出指令及油動(dòng)機(jī)反饋（包括高選前的LVDT1，LVDT2）均非常穩(wěn)定，查實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)油動(dòng)機(jī)也非常穩(wěn)定，但功率會(huì)自行上下波動(dòng)。因CCS投入，在現(xiàn)場(chǎng)可以看到高壓調(diào)節(jié)閥桿震蕩的現(xiàn)象。檢查調(diào)節(jié)閥閥后壓力發(fā)現(xiàn)，存在1.0MPa左右的跳動(dòng)，調(diào)速級(jí)壓力也同步波動(dòng)。

     每個(gè)閥門安裝時(shí)均通過(guò)閥桿與操縱座及油動(dòng)機(jī)相連。如果油動(dòng)機(jī)控制穩(wěn)定，操縱座安裝緊固，相應(yīng)的閥門也應(yīng)穩(wěn)定，不會(huì)存在上述問(wèn)題。經(jīng)過(guò)與主機(jī)廠和新華公司對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的逐步深入研究，認(rèn)為可能是閥門的閥頭在一定的參數(shù)及位置下由于閥頭總作用的方向發(fā)生變化，使閥頭處于不穩(wěn)定狀態(tài)，閥頭在預(yù)啟閥范圍內(nèi)跳動(dòng)。一般跳動(dòng)點(diǎn)在閥門有效行程的80%左右。跳動(dòng)點(diǎn)越低，對(duì)負(fù)荷的影響越大。閥頭跳動(dòng)會(huì)引起閥后壓力和功率跳動(dòng)。

     經(jīng)分析認(rèn)為，減小預(yù)啟閥行程能改善和解決此類問(wèn)題。在5^#機(jī)調(diào)節(jié)閥裝配時(shí)，把預(yù)啟閥行程由8mm改為4mm。

      4 結(jié)論

     5^#機(jī)（CC50-8.83/4.12/1.57）于2004年5月15日投運(yùn)，在各種工況下，高壓調(diào)節(jié)閥均運(yùn)行良好，沒(méi)有出現(xiàn)竄動(dòng)等不正?，F(xiàn)象，證明5^#機(jī)高壓調(diào)節(jié)閥改造是成功的