1号机组高压调门故障的分析及处理

金 晶，刘 锋

(广东粤电靖海发电有限公司，广东 揭阳 515223)

1号机组高压调门故障的分析及处理

金 晶，刘 锋

(广东粤电靖海发电有限公司，广东 揭阳 515223)

HSS03伺服卡直接控制着汽轮机的调门，对机组安全运行至关重要。列举了CV3调门故障现象，分析故障的可能原因并逐一排查，确定HSS03伺服卡故障是其根本原因，并提出了相应的对策及建议，确保了机组的安全稳定运行。

高压调门；伺服卡；故障分析

0 引言

某电厂1期1，2号机组为东方汽轮机厂生产的2×600 MW超临界机组，每台机组配有2个高压主汽门MSV、4个高压调节门CV1-CV4和2个中压联合调门ICV。汽轮机配套的调节系统为DEH数字电液调节系统，控制系统采用ABB贝利控制有限公司Symphony控制系统，阀门调节控制采用HSS03液压伺服卡件。

1 CV3高压调门故障

1.1 故障1

2015-05-22—06-09，该电厂1号机组DEH系统CV3高压调门陆续出现了4次故障。通过故障原因分析及排除工作，相继更换了HSS03液压伺服卡、LVDT传感器、液压伺服阀及预制电缆NKHS03，并对CV3高压调门相关控制电缆进行摇绝缘测试等工作，但依然无法消除故障，且故障现象不尽相同。这些故障直接威胁着1号机组的安全稳定运行。

1.2 故障2

2015-05-22T21:27，运行主操发现1号机组DEH系统CV3发出报警信息，报警故障信息为SEC1和SEC2故障(该故障是指HSS03卡内部判断LVDT传感器次级线圈信号异常，造成液压伺服卡指令与反馈不匹配)。运行及检修人员立即赶赴现场，发现CV3高压调门全开。检修人员立即开票处理，更换CV3高压调门HSS03液压伺服卡后恢复正常，SEC1和SEC2故障报警信号消失。

1.3 故障3

2015-06-07T11:23，运行主操发现1号机组DEH系统CV3发出报警信息，报警故障信息为A/D及D/A状态故障，报警故障信息时有时无，报警时间无规律。运行人员就地检查CV3高压调门实际没有变化。检修人员相继更换了CV3高压调门HSS03液压伺服卡、LVDT传感器、液压伺服阀。为排除信号干扰问题，同时对CV3的伺服线圈输出指令接线、LVDT反馈原边及副边接线等进行摇绝缘检查，控制电缆绝缘在合格范围之内；且在DEH机柜侧测量2路伺服阀控制线圈电阻，其值约为80 Ω，排除了控制电缆绝缘及端子接线不稳定问题。经过以上处理措施后，CV3高压调门控制恢复正常。

1.4 故障4

2015-06-08T23:35，CV3高压调门间歇性出现“输出1状态”“输出2状态”报警信息，并伴有微处理器故障报警，持续时间不超过2 s，报警信息无规律。由于7日已更换了HSS03液压伺服卡件，检修人员计划更换与端子板连接的预制电缆，此时“输出1状态”“输出2状态”故障暂时恢复正常，无报警。

2015-06-09T03:25，1号机组负荷约降至450 MW，运行人员许可检修人员更换预制电缆。04：10，检修人员通过DEH手动慢关CV3的进油门，在拔出CV3的卡件前，在端子板上碰触预制电缆，发现CV3报警频繁，所以更换了CV3的预制电缆。预制电缆更换后，插上卡件测试，“输出1状态”“输出2状态”故障仍然时不时出现，卡件依然出现离线故障，没有任何改善。05:36，检修人员怀疑新的HSS03卡件存在质量问题，造成卡件与BRC通讯不稳定，使得HSS03卡暂时离线，于是用一块旧卡件将其更换，随即该故障完全消除。因此，判断卡件质量不稳定可能是造成这种故障的根本原因，同时不排除卡件与背板的连接存在问题或某处控制接线不牢的因素。

2 原因分析

2.1 原因归纳

1号机DEH系统CV3高压调门HSS03报警信号的控制逻辑，如图1所示。

从1号机DEH系统CV3高压调门的4次故障现象排查情况来看：

(1) HSS03液压伺服卡、LVDT传感器、液压伺服阀及预制电缆NKHS03几乎全部更换，伺服阀控制线圈电阻及LVDT原边、副边电阻检查均在正常范围内，控制电缆摇过绝缘均未发现问题；

(2) 卡件背板不稳定可能造成CV3频频故障，但若卡件背板MMU不稳定，则其他HSS03及子模件也应该出现故障，故可排除卡件背板不稳定；

(3) NTHS03端子板若有故障，则不会出现卡件离线的故障，且故障报警时有时无，可排除端子板存在故障。

这4次故障现象及报警信息不尽相同，似乎故障报警没有共同点，唯一可怀疑的是新的HSS03卡件存在质量不稳定现象。这种HSS03卡由于电路设计过于复杂(由ABB贝利控制有限公司设计)，其电源设计与现场实际匹配性不高。除了受到现场因素的影响外，其自身功耗较高，存在故障率较高的问题。根据该厂1-4号机组的DCS系统HSS03检修更换记录可知，近期HSS03卡件故障频率较为频繁。

2.2 具体原因排查

现分析6月8日CV3故障的原因。

从监测画面上观察到，1号机DEH系统的CV3高压调门故障时，HSS03卡件间歇性出现“输出1状态”“输出2状态”报警信息，并伴有微处理器故障报警，持续时间不超过2 s,报警信息无规律。微处理器故障其实是HSS03卡切换到硬手动的控制方式。由于在HSS03卡与BRC通讯失去时，HSS03卡会自动切换到硬手动方式，而在通讯重新建立时，则自动切换回自动方式，因此出现微处理器故障，就说明HSS03卡曾经离线。

图1 CV3报警信号控制逻辑

从工程师站调出DEH逻辑，在线监视CV3状态，发现故障时HSS03卡所有信号均为坏点，HSS03卡发生离线，而“输出1状态”“输出2状态”报警仅仅是在逻辑上对该信号质量检测时发出来的。由于离线时间比较短，卡件离线报警未发出(有1 s延时)。

可见，卡件自身出现问题可能是CV3故障的原因。当然造成卡件离线，也可能与卡件背板有关，因为在更换较老的卡件后，该故障立即消除。

针对此前出现的故障，能够确认故障原因为卡件损坏。由于每次出现故障后，所更换的新HSS03卡件在使用不久后又损坏，说明导致卡件故障的根本原因还未核查清楚，估计很可能是某种偶然因素损坏了新卡件，最终出现不同的卡件故障报警。

3 对策及建议

CV3故障的根本原因可能是卡件质量不稳定或背板存在问题，造成卡件短时离线；或连接伺服阀的航空插头松动等，造成接触不良。经过故障分析后，建议再次发生DEH调门故障时，应采取以下对策。

3.1 采购质量合格的HSS03卡件

建议重新采购质量合格的HSS03卡件。北京ABB公司的卡件原装性较好，出厂前均有严格的检测流程，且有质量合格证。

3.2 检查CV3卡件与背板的接线

鉴于近期故障频率较高，若更换新卡后故障状况没有太大改善，则重点检查CV3卡件与背板的连接是否有松动。预制电缆经常插拔后，其簧片和模件的金手指接触不良，可以更换新的预制电缆。

3.3 检查伺服阀的接线

对于DEH调门控制而言，若连接伺服阀的接线松动，也容易出现问题，尤其是航空插头所处的温度较高，建议平时注意维护。

3.4 降低HSS03卡的功耗

该发电厂1-4号机组采用国产无锡河埒公司的LVDT，其主要特点是内阻较大(约为300 Ω)，因而在提高LVDT的激励电压后，HSS03卡的功耗会大幅度增加。这可能是造成HSS03卡故障率较高的原因。据悉，电厂采用进口原装LVDT，其内阻约为30 Ω，功耗相对较小，其HSS03卡故障率相对较低，因此建议将其原设计的±40 mA输出改为±32 mA或更低。

3.5 更换屏蔽效果较好的控制电缆

1号机组不仅仅是CV3故障频繁，其他调门故障率也较高，且就地检查控制电缆时，有脱落蜕皮现象，怀疑存在高温对控制电缆的影响，建议机组检修时更换为屏蔽效果较好的控制电缆。

3.6 其他措施

可对HSS03卡进行质量检测。当MMU(内存管理单元)出现问题时，可在故障时将卡件插入其他槽位。

4 故障原因彻查及处理过程

针对6月9日前出现的CV3故障，检修人员陆续更换了HSS03卡件、LVDT和预制电缆，并对CV3接线进行摇绝缘测试，故障暂时消除，基本确定为HSS03卡件质量不佳是最重要原因，但还需继续排查造成HSS03卡件损坏的诱因。

2015-06-25T14:37，CV3又出现故障，卡件报警出现“输出1状态”“输出2状态”同时报故障，且卡件报警后就恢复正常。当伺服卡“输出1状态”“输出2状态”故障出现较长时间时，CV3调门慢慢关闭。针对前几次出现的故障现象，分析此次HSS03卡件故障最可能是由航空插头老化或者接触不良引起的，同时由于控制电缆质量不佳，很可能损坏HSS03卡件，最终出现这几次故障的不同报警现象。15:05，在CV3调门油路关闭后，检查人员迅速检查CV3伺服阀航空插头，发现就地航空插头连接较紧，但航空插头电缆线直接下垂，这有可能是阀门振动时航空插头质量不好，引起插头接触不良。因此，检修人员更换了新的航空插头，并改变电缆线直接往下的连接方式，将航空插头电缆线往上提，用绑扎带扎紧航空插头电缆线，避免阀门振动时因重力作用影响航空插头的接触；同时重新更换了新的HSS03卡件。观察模件状态无报警后投入CV3，观察1 h后故障未再出现。

2015-09-13，在1号机组C级检修期间，将伺服阀控制指令线及LVDT原边、副边反馈线控制电缆全部更换为双屏蔽控制电缆，实测控制电缆对地电阻无穷大，屏蔽效果较好，彻底排除了控制电缆质量不佳引起HSS03故障的可能性。

目前，1号机组CV3伺服卡故障现象再未出现，HSS03卡件故障率降低，确保了机组的安全稳定运行。

5 结束语

HSS03卡件直接控制着汽轮机的调门，对机组安全运行至关重要。HSS03卡件由于设计不佳等因素，在实际应用中故障率较高。在发电厂实际生产中，只有对HSS03卡件出现故障的可能性进行详细分析后，才可在处理过程中有的放矢、心中有数，根据故障现象逐步排查并处理故障，确保机组安全稳定运行。

2016-08-22。

金 晶(1983-)，男，工程师，主要从事DCS控制系统、自动控制优化及DEH控制系统的现场维护及检修工作，email：jjlpp1413@126.com。

刘 锋(1982-)，男，工程师，主要从事火电厂热控设备检修维护及管理工作。