山東恒通化工股份有限公司熱電廠2臺50MW汽輪機為武漢汽輪機廠產品，型號為CC50-8.83/4.12和CC50-8.83/4.12/1.57，投運日期分別為2002年10月18日和2004年5月15日，額定進汽壓力8.83MPa，進汽溫度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，整個機組采用Honeywen DCS控制系統(tǒng)。

     該型汽輪機采用額定參數(shù)啟動，四個高壓調節(jié)閥各由1個油動機控制，通過DEH系統(tǒng)的閥門管路程序實現(xiàn)噴嘴/節(jié)流調節(jié)。DEH執(zhí)行機構的工作介質是高壓抗燃油（三芳基膦酸脂），它把DEH控制系統(tǒng)產生的調節(jié)閥行程指令轉變?yōu)檎{節(jié)閥的開度，實現(xiàn)汽輪機進汽量即轉速和功率的調節(jié)。

     第1臺50MW汽輪發(fā)電機組試運時，四個高壓調節(jié)閥均發(fā)生了不同程度的竄動，經分析并找出原因后，我公司在5^#機（CC50-8.83/4.12/1.57）汽輪機組上實施了改進，效果良好。

      1 汽輪機調節(jié)閥控制原理

     隨著DEH系統(tǒng)工作方式（REMOTE或OA方式）的不同，來自不同方面的負荷設定值經設定值處理功能的選擇和處理后，得到負荷設定值信號（REFDMD），送至DEH中的負荷控制系統(tǒng)，機組無論是處于DCS的控制還是DEH的OA方式控制，*后均經過DEH系統(tǒng)將REFDMD信號由DEH的負荷控制系統(tǒng)輸出，為主蒸汽流量請求信號（FDMD），再經DEH的閥門管理程序轉換成高壓調節(jié)閥的開度需求信號，并從單閥和順序閥控制方式中選擇一種方式，通過數(shù)字式閥位伺服控制器（MVP）卡件去控制相應調節(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來的調節(jié)閥開度需求信號，并與線性位移差動變送器（linearVariable DifferentialTransformer，簡稱LVDT）來的實際閥位開度信號相比較，通過比例積分（PI）控制回路對指定閥門的電液轉換器（MOOG閥）輸入閥門控制指令。調節(jié)閥執(zhí)行機構電氣-液壓回路如圖2所示。

     來自DEH的閥門管理器的調節(jié)閥開度需求指令（數(shù)字信號）輸入到執(zhí)行機構的MVP卡內，與實際開度的數(shù)字信號（LVDT的輸出反饋）做比較，其偏差信號經PI（比例積分）控制運算，得到MOOG閥的控制信號，經D/A轉換和放大，轉變?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節(jié)閥油動機的下腔室，工作腔室；另一路MOOG閥的排油到油動機的上腔室，非工作室）來控制油動機工作油室的進油量和油壓（開/關調節(jié)閥），實現(xiàn)對機組負荷的調節(jié)。當MVP卡的輸出為“+”時，MOOG閥進油接通去油動機活塞的下部，油動機下部油壓增大，向上移動并經杠桿帶動開啟閥門，閥門移動的同時，帶動裝在油動機旁的INDT的線圈移動，產生--電信號，送到MVP卡內與DEH閥門管理器來指令比較，直到LVDT閥門開度反饋信號與DEH閥門管理器的閥門開度需求信號相等，MVP卡輸出為0，閥門保持不動。當MVP卡輸出為“-”時，同理。

      2 熱工電氣回路分析及改進

      2.1 熱工電氣回路分析

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

     鐵芯在線圈中移動時，改變了線圈空間的磁通分布，從而改變了初/次級線圈間的互感值。MVP卡向LVDT提供初級激勵電流的振蕩電路，它提供1kHz高頻正弦波，經一低通濾波器濾去PROM輸出的直流成分和高頻成分，由一功率放大器提供驅動LVDT初級線圈的電流，隨鐵芯在線圈內位置的不同，兩個次級線圈產生的感應電動勢隨之變化。兩個次級線圈反相、串聯(lián)地接至MVP卡，其兩個線圈感應電動勢的差分信號經相敏檢波（或稱解調）和帶通濾波，得到比例于行程的直流電壓輸出。因此，當鐵芯位于線圈中間位置時，因兩個次級線圈的感應電動勢相等，故位移輸出的電壓值為0；當閥門開大或關小，一個信號線性增大，一個信號線性減小，兩信號送到MVP卡，分別通過正負半波整流，相加并經過濾波、零點補償和量程調整后，就獲得對應于閥門全行程、量程為直流0~10V的閥位信號，經A/D轉換后，送MVP卡內中央處理器MC68701。

     當LVDT的初/次級線圈的6根接線中因接線松動引起接觸**甚至斷開時，會導致反饋信號失真，造成調節(jié)閥竄動（開度波動）甚至變?yōu)槿_/全關兩位控制狀態(tài)，引起汽輪機工況的劇烈變化。為易于理解，特舉一例介紹如下：當LVDT二次線圈的4根接線全部脫落，輸出電壓為0時，由上分析可知，調節(jié)閥反饋應該為50%的中間狀態(tài)。此時若指令不是50%，如當指令大于50%時，要求調節(jié)閥開度增大的控制信號因反饋信號未相應改變而無法平衡，所以調節(jié)閥會迅速打開直至全開，但調節(jié)閥全開時，功率反饋會反映實際功率輸出值比需求值高，所以發(fā)出減指令；當指令小于50%時，要求調節(jié)閥開度減小的控制信號因反饋信號未相應改變也無法平衡，所以會迅速全關調節(jié)閥。如此反復，造成調節(jié)閥大幅竄動。但如果調節(jié)閥開度原本很大，增加調節(jié)閥開度對負荷影響不大時，因此而引起的調節(jié)閥竄動盡管明顯，但對機組工況影響并不大。

     經過檢查分析發(fā)現(xiàn)，調節(jié)閥本體振動很容易引起MOOG閥箱中控制接線松動及破損，原因主要是原設計將調節(jié)閥的熱工接線盒布置在調節(jié)閥本體上，后來在每只調節(jié)閥處各增加一個小中間端子箱，該端子箱通過焊接在大機頂蓋上的角鋼固定在調節(jié)閥的斜上方，基本消除了MOOG閥箱中的控制接線隨調節(jié)閥本體一起動作的問題，效果不錯。

     另一個值得重視的問題是，安裝時，汽輪機控制系統(tǒng)的現(xiàn)場信號電纜連接采用冷壓方式，時間久了，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)場所有調節(jié)閥的冷壓連接電纜。

     位移傳感器及安裝的改進，不論高調閥還是中調閥都有位移傳感器安裝的問題，只是高調閥的問題更多一些。因為中調闊在啟動后就處于全開狀態(tài)，而高調閥都處于調整狀態(tài)，所以反應位移傳感器損壞較多，其損壞形式主要是拉桿和線圈內層間磨損，使線圈開路，或是拉桿被磨壞。分析原因，一是機組本身振動較大，傳到安裝位移傳感器架子上，振動更大；二是安裝時對中不準，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

     （1）原航空插頭對耐環(huán)境高溫和抗振動效果較差，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，引出線本身亦采用耐高溫的聚四氟乙烯導線，耐高溫和抗振動效果好；
     （2）對位移傳感器內部結構也作了改進，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）改進位移傳感器的安裝結構，增加了導向桿，使位傳感器拉桿不用接長桿，而直接接在導向桿的“耳朵”上。拉桿相對來說受力減小，力由導向桿承受，且拉桿與“耳朵”容易對中。每個位移傳感器均可單獨更換。

     公司5^#機位移傳感器導向桿與操縱座拉臂的連接采用萬向接頭，消除了因操縱座拉臂和導向桿不在一個平面而產生的扭曲力，大大降低了位移傳感器的報廢率。萬向接頭間隙以不影響DEH的控制精度為準。萬向接頭應該定期更換，以免間隙過大而影響閥門的控制精度。

      3 高壓調節(jié)閥結構分析及改進

     在熱工正常運行情況下，流量在70%以上時，油動機工作穩(wěn)定，但負荷會發(fā)生自行向上或向下跳動，幅值為1MW左右。如果在DEH處投入功率回路或投入CCS協(xié)調控制，則會發(fā)生震蕩，控制不穩(wěn)定。現(xiàn)場檢查時發(fā)現(xiàn)，高壓調節(jié)閥桿有竄動現(xiàn)象。

     從伺服控制回路來看，控制包括由計算機指令至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無故障，則所控制的油動機也是穩(wěn)定的。從歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)中可以看到DEH的定值、閥門輸出指令及油動機反饋（包括高選前的LVDT1，LVDT2）均非常穩(wěn)定，查實際現(xiàn)場油動機也非常穩(wěn)定，但功率會自行上下波動。因CCS投入，在現(xiàn)場可以看到高壓調節(jié)閥桿震蕩的現(xiàn)象。檢查調節(jié)閥閥后壓力發(fā)現(xiàn)，存在1.0MPa左右的跳動，調速級壓力也同步波動。

     每個閥門安裝時均通過閥桿與操縱座及油動機相連。如果油動機控制穩(wěn)定，操縱座安裝緊固，相應的閥門也應穩(wěn)定，不會存在上述問題。經過與主機廠和新華公司對現(xiàn)場的逐步深入研究，認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)，閥頭在預啟閥范圍內跳動。一般跳動點在閥門有效行程的80%左右。跳動點越低，對負荷的影響越大。閥頭跳動會引起閥后壓力和功率跳動。

     經分析認為，減小預啟閥行程能改善和解決此類問題。在5^#機調節(jié)閥裝配時，把預啟閥行程由8mm改為4mm。

      4 結論

     5^#機（CC50-8.83/4.12/1.57）于2004年5月15日投運，在各種工況下，高壓調節(jié)閥均運行良好，沒有出現(xiàn)竄動等不正常現(xiàn)象，證明5^#機高壓調節(jié)閥改造是成功的