600MW汽轮机DEH故障分析及处理

瞿七九

(广东粤电靖海发电有限公司，广东 惠来 515223)

汽轮机数字电液控制系统(DEH)是控制汽轮机启动、升速和发电运行的设备。该系统以数字计算机作为控制器，以电液转换器、高压抗燃油系统和油动机作为执行器，对汽轮机实行自动控制。其主要功能包括：启动前的准备控制，运行方式的选择，转速、负荷控制以及机组保护等。如果DEH系统发生异常，将严重影响机组的安全和稳定运行。对机组运行过程中DEH系统的常见问题进行分析，指出导致故障的原因，并给出应采取的措施，保证DEH系统的正常运行，为在建电厂和运行中的机组提供借鉴。

1 机组中压联合汽阀活动试验不成功

1.1 故障现象

2008-05-05，某厂2号机组做中压联合汽阀活动试验。在做左侧试验时，当阀门关到7 %时，右侧中压调节阀关闭，1 s以后又重新开启，阀门活动试验失败。

1.2 原因分析

阀门活动试验过程如下:左侧试验时，ICVL以10 %/s的速率从全开位向全关位动作，当关到10 %时，快关阀带电，全关到零位。接着，RSVL试验电磁阀带电，RSVL从全开位向全关位动作。当RSVL关到10 %时，RSVL快关阀带电，全关到零位。然后，RSVL试验电磁阀及快关阀失电，RSVL从全关位向全开位动作。接着，ICVL快关阀失电，ICVL以10 %/s的速率从全关位向全开位动作。右侧活动试验同左侧。

在做左侧阀门活动时,ICVL以10 %/s的速率从全开位关到10 %,此时快关电磁阀带电，右侧调节阀关闭。结合2008-01-23和2008-02-09做右侧阀门活动试验时，ICVR以10 %/s的速率从全开位关到10 %时，快关电磁阀带电，左侧调节阀关闭的情况可以推断：左、右侧调节阀的快关电磁阀的接线接反了。

1.3 防范措施

(1) 检查左、右侧快关电磁阀的接线是否正确。

(2) 检查阀门活动试验逻辑是否完整。

(3) 在阀门活动试验时，减小指令的变化速率，使阀位反馈能采集到在10 %位置时的信号。

2 机组高压主汽阀活动试验时跳闸

2.1 故障现象

2009-02-16，2号机组负荷为299 MW，主汽压为14.66 MPa，锅炉给水流量为807 t/h，给煤量为116 t/h，主汽温度为567 ℃，A，B小机运行，A，C，D，F磨煤机运行，其他辅机正常运行。13:22～13:26，主机做左、右侧中压联合阀门活动试验，阀门动作正常。13:27:16，开始做右侧高压主汽门阀门活动试验；当右侧高压主汽门关到位时，发电机跳闸，汽轮机跳闸，同时锅炉MFT动作，其他辅机跳闸正常。随后查看报警信息和趋势图发现，汽轮机首先跳闸，连跳发电机，使锅炉MFT动作。

2.2 原因分析

事故发生后，热控人员迅速查看报警信息、趋势图和相关的逻辑。查看汽轮机已跳闸信号的逻辑：汽轮机已跳闸(DEH的EH油压力低于3.9 MPa，“三取二”作为跳闸信号)；任一中压主汽门关，同时任一高压主汽门关。当上述任一信号触发时，将作为汽轮机已跳闸信号，并连跳发电机。汽轮机跳闸后，发现A侧中压主汽门的关限位信号一直存在。13:27:16，做右侧高压主汽门阀门活动试验时关到位信号触发，满足“任一中压主汽门关，同时任一高压主汽门关”的触发逻辑，触发汽轮机已跳闸信号，导致发电机跳闸，同时连跳汽轮机，锅炉MFT动作。

对A侧中压主汽门的关限位开关进行检查发现，其内部有水滴。此时测量常开触点的电阻为240 Ω，触点闭合。更换新的限位开关后工作正常，并对有泄漏的地方进行了封堵。初步分析，开关内部有水滴的原因为：该阀门旁边有BDV阀，机组运行时此阀门漏汽，长时间积累且水蒸气凝结，导致开关触点误闭合。

2.3 防范措施

(1) 中压主汽门和高压主汽门的就地开、关的限位开关分为2路，分别接到DCS系统和DEH系统。DEH系统的开、关反馈在画面上只是作为显示用，而DCS系统的关反馈经过逻辑运算后作为汽轮机已跳闸信号，同时也作为再热器保护中“主汽门关信号”。由于DCS画面没有显示，不利于运行人员的监视，因此应在DCS系统逻辑中增加各调节阀和主汽阀的开、关网点，同时在DCS画面上增加监视点。

（2) 对高压主汽门和高压调节阀做阀门活动试验时，需满足：

① 所有HSS03卡件正常；

② 负荷在250～350 MW；

③ 机组不在锅炉主控方式；

④ 发电机出口断路器闭合；

⑤ 所有高压和中压主汽门全开；

⑥ DEH在自动方式。

其中第⑤条中所引用的是现场到DEH系统的测点，因此把现场到DCS的测点也添加到此条件中，从而防止信号误动作引起的机组跳闸。

(3) 对主机的主汽门和调节门的限位开关进行全面检查，看是否存在同样的问题。若存在同样的问题，则对有问题的开关进行更换，并检查其密封性是否良好。

3 机组阀门活动时阀门跳变

3.1 故障现象

2009-03-02，2号机组负荷为299 MW，汽轮机为本地功率回路自动方式，主汽压为14 MPa，锅炉给水流量为807 t/h，给煤量为116 t/h，主汽温度为566 ℃，A，B小机运行，其他辅机运行正常。14:10～14:58，主机做阀门活动试验，在高压调节阀阀门活动试验结束时，该阀门的阀位发生跳变，后恢复正常。CV2，CV3，CV4都出现过同样的问题，同时在2009-02-23做阀门活动试验时也存在同样的情况。

3.2 原因分析

CV阀活动试验过程：在PGP操作员站上按下“试验按钮”和“CV活动试验按钮”后，阀门活动试验开始。该CV阀指令锁定当前值，然后以0.333 %/s的速率关闭阀门。当阀位关到10 %时，该阀的快关电磁阀得电，全关到零位，阀门活动试验结束。随后，该阀的快关阀失电，CV阀以0.333 %/s的速率从全关位开到该阀的锁定位置，同时切换到正常调节回路，接受“手动参考指令”。

主机在做阀门活动试验过程中，投入功率回路，维持机组负荷稳定。当锅炉燃烧不稳或汽轮机的调节阀在做阀门活动试验时，都对负荷有扰动，在投入功率回路的情况下，“手动参考指令”不能维持稳定，当阀门活动试验结束，该阀切换到正常调节回路时，指令存在跳变的情况，导致阀门波动。

3.3 防范措施

为了维持机组负荷稳定，同时也防止阀门指令跳变，在阀门活动试验结束，该阀切换到正常调节回路时，增加速率限制(改为0.333 %/s，对CV1，CV2，CV3，CV4），这样在“手动参考指令”发生变化时，阀门指令不会跳变，而是缓慢变化，同时也不影响机组正常负荷调节。

4 机组DEH调门、主汽门突关

4.1 故障现象

2010-03-12T11:22:38，1号机组DEH调门、主汽门突然关闭了一下，约2 s后自动恢复正常，对机组负荷未造成影响。

调门和主汽门的关闭使机组的CCS切除、AGC退出、VV阀打开。经查记录发现，DEH的左侧主汽门指令由原来的98.15 %关到-1.5 %，REFERENCE、LOAD REFERENCE由原来的86 %关到0、手动参考指令MANUALREF由原来的86 %关到0，EH油压有微小的波动(11.29～10.92 MPa)，其他相关变量未查到记录。

4.2 原因分析

由于可查到的记录量太少，无法直接找到原因，通过排除法分析可能是一个RUN信号发生通讯翻转造成本次的调门、主汽门突关一下。同时，RUN信号由M4控制器通讯到M2时，在M2控制器内用了2个DI/B块来取同一个RUN，这种设计是不允许的，可能会引起意想不到的情况发生。经检查，还有其他信号采用这种通讯方式，这是不允许的，根据编译有“Input reference has already been accessed”报警信号。这个报警是不能忽略的，应该处理好(经查，M2控制器有6处；M4控制器有8处)。这可能是当初将3对控制器改为2对控制器后，逻辑合并时没有理顺造成的。

因引起主汽门关闭的原因较少，可以从主汽门着手查找排除。由逻辑分析可以看到，RUN信号由M4控制器通讯到M2控制器时，在M2控制器内用了2个DI/B块来取同一个RUN，这种设计是不允许的。当M2控制器第1个DI/B(块号564，送到M2控制器后交叉参考为：RUN OSP)读取M4控制器的RUN信号后，其通讯内部可能会清零。当M2控制器第2个DI/B(块号614,送到M2控制器后交叉参考为：RUN AUTO)再读取M4控制器的RUN信号，就有可能会出错。当RUN AUTO信号发生短暂翻转时，就会出现与本次现象一样的调门和左侧主汽门突关到0的情况。

4.3 防范措施

(1) 更正DEH不同控制器间不恰当的通讯方式。当同一个控制器通过多个DI/B(或DI/L，AI/B等)取另一个控制的同一个变量时，会造成数据通讯的不稳定，往往会造成排在后面块号的DI/B取不到数据而变得不稳定。

(2) 逻辑修改原则。删除多余的DI/B或AI/B块，保留块号较小的那个块，以实现DEH逻辑运算的顺序不会改变。这点非常重要，因为DEH对块的执行顺序是有严格要求的，DEH的块号顺序改变后，会引起不正确的逻辑发生。

5 机组GV3故障报警

5.1 故障现象

2011年5～6月，1号机组DEH系统的3号调门(GV3)控制卡(HSS03卡)相继出现了3次故障。在采取了更换卡件、LVDT、预制电缆，并对GV3相关接线进行了摇绝缘测试等措施后，故障依然无法消除，对机组安全运行造成威胁。

GV3调门各种报警信号的逻辑处理原理如图1所示。

图1 调门状态报警信号的逻辑处理原理

2011-05-22晚，1号机组DEH系统GV3发出SEC1，SEC2故障的报警，现场GV3调门全开。SEC1，SEC2故障是指现场反馈回来的LVDT次级线圈信号在HSS03卡内部判断出现异常。处理时，更换了GV3控制卡(HSS03)后正常。

2011-06-07，1号机组DEH系统GV3发出A/D、D/A状态故障。其故障特点是经常出现一个异常故障，然后又能自动恢复正常，而现场的调门则没有太大变化。处理时，更换了GV3阀门控制卡HSS03、LVDT传感器、伺服阀；对GV3的控制接线、LVDT接线等进行了摇绝缘检查，没有发现异常情况，可排除接线问题；在DEH机柜侧测量2路伺服阀控制线圈电阻，电阻值正常且阻值稳定，没有异常，可排除接线不稳定问题。经处理后，GV3恢复正常。

2011-06-08，GV3又偶尔发出输出1状态、输出2状态同时故障，有时还伴有微处理器故障(为HSS03卡离线后的卡件硬手动控制方式)。其故障特点是故障报警闪一下，持续时间不超过2 s，又自动恢复正常。

5.2 原因分析

从各次故障的处理情况来看，更换了HSS03卡、LVDT、伺服阀、预制电缆，测量接线过绝缘电阻，测量过伺服阀线圈及其接线连成的回路电阻，均没有发现问题。从故障的类型来看，3次各不相同，没有共同点。综合分析后认为，很可能是卡件质量不稳定，或是卡件背板不稳定，造成GV3频频故障。若是接线端子板存在故障，则不会出现卡件离线的故障，故端子板故障的可能性不大。

由于ABB的HSS03卡电路设计太过复杂，电源设计与现场没有很好地匹配，除受到现场因素的影响外，本身的功耗也较高，所以其故障率较高来应对。

5.3 防范措施

卡件故障的根本原因是卡件的质量或背板有问题，造成卡件出现短时离线，建议采取如下对策。

（1) 因为HSS03卡本身设计就存在较多缺陷，质量不稳定，建议采用检测过程严格、质量较好的正规公司的全新的HSS03卡，不建议使用返修卡。

（2) 在机组2010年底的小修过程中，对HSS03卡进行了调整，设置了2路LVDT自动切换功能，调高了LVDT的激励电压。由于国产LVDT的内阻较大，会大幅度增加HSS03卡的功耗，故障的几率，因此在运行中要注意观察；若发现HSS03卡故障率较高，则建议调低LVDT激励电压，同时也可以降低控制输出电流的幅度，如原来设计的±40 mA输出，可以改为±32 mA或更低，以降低HSS03卡的功耗。

1 盛赛斌．控制设备及系统[D].武汉：武汉大学2005(07).

2 上海新华公司．电站汽轮机数字式电液控制系统-DEH[M].北京：中国电力出版社，2005.