哈汽机组关注一下！60万超临界机组调试期间调门摆动及突关事件分析
据了解其他哈汽60万等级机组也曾发生过类似事件，投入功率回路后主调门全部关闭。
点此链接了解一下：某600MW机组负荷波动事件经验反馈
引言
某电厂600MW 超临界机组系哈尔滨汽轮机有限责任公司生产的国内首台CLN600-24.2/566/566 型超临界一次中间再热、三缸四排气、单轴、双背压汽轮机，汽机启动方式为高中压缸联合启动。汽机挂闸后（DEH挂闸原理，了解一下），中压主汽门全开，高压调门全开，先由高压主汽门冲转，控制转速升到2900RPM 时切换到高压调门控制，然后转速升到3000转后并网带负荷。每台机组配有两个高压主汽门（TV）、四个高压调门（GV）、两个中压主汽门（RSV）和四个中压调门（IV）。DEH（数字电液调节系统）控制系统在硬件上采用与DCS相一致的由上海FOXBORO公司提供的I/A系统，组成一个控制环网,采用两对互为备用的冗余CP来实现OA（操作员自动）、ATC（自动透平控制）、ETS（汽机危急遮断系统）三个基本功能。所有重要的跳机信号都采用3取2的表决方式，就地来的信号分别送两块不同的相互冗余的I/O卡，跳闸回路也采用双回路设计方法，以确保系统的安全性可靠性。
1 案例分析及对策一
2006年2月份，处于调试阶段的1号机组带15万负荷，DEH采用本地阀位控制（单阀方式），调门开度10％，DEH厂家开始试投功率回路，3分钟后，突然之间所有调门全关，机组负荷一下子掉至0，调门一直没开，10秒钟后电气逆功率保护动作，机组跳闸。见事故曲线1。
图1 事故曲线一
1.1 可能诱发事故的几个因素：
1.1.1 功率回路影响
因为投入功率闭环回路后，由于外界负荷的扰动，可能会引起负荷控制器超调，使调门全关。但是由于当时功率回路已投入3分钟，而且功率回路投入瞬间，调门并没有出现大幅摆动。即便有PID调节器有超调，但是调门全关后实际负荷到0，由于PID的调节作用，也会使调门重新开启，不可能有长达10秒的关闭时间，因此可以排除功率回路的影响。
1.1.2 调门伺服卡或LVDT故障
调门伺服卡或LVDT故障的确会引起调门关闭，但只会使出现故障的调门发生关闭，而不会使所有8个调门都关，而且所有调门都出现问题的概率几乎为0；更何况我们从历史趋势画面中可以发现：当所有调门全关时，DEH综合阀位指令的确为0。所以也可以排除此项故障。
1.1.3 OPC（汽机超速保护）动作
OPC动作也会引起所有调门关闭，但是逻辑组态引起OPC动作的条件有两条，只要任意一条满足，OPC就动作导致调门全关。第一：汽机转速超过3090rmp；第二：在发电机负荷超过30％的情况下，并网信号消失。但是当时的情况是负荷还不到30％（15万），那时即便并网信号消失，也只有等汽机转速升到3090rpm以上OPC才会动作，导致调门全关。而从事故曲线观察：当时的汽机转速一直维持在3000rpm，所以也可以排除是OPC动作引起调门全关。
1.1.4 在线修改参数不当，导致调门全关
因为上海FOXBORO公司的I/A系统采用的是程序化组态方式，它的所有的逻辑组态都是在ICC（组态工具）里逐条输入的，通过DONG的命令来完成的。而使用ICC中的DONE功能，相当于对该功能块进行初始化，因此在现场调试期间，特别是在机组运行期间，一定要尽量避免使用该命令。而这次调门关闭事件，就是因为厂家在ICC里修改PID（比例积分微分）调节参数，用DONG来完成，导致PID控制器模块初始化，整个输出归零，导致调门全关。但是按照正常设计模块初始化的时间一般也不会很长，但是这次时间却超过10秒（导致电气逆功率保护跳机），这也间接表明整个DEH（数字电液调节系统）的CP负载率偏高。引起CP负荷率高的因素有：不合理的逻辑组态方式，使程序拖沓冗长，占用很大资源；过短的扫描周期，加重CPU的运算负荷。
1.1.5 避免措施：
由于I/A系统存在这个问题，在线修改ICC内参数，会使功能块初始化，导致不可预见的事故发生，所以在机组运行期间，应该尽量避免在ICC里做任何操作，一般的修改象PID参数什么的都可以放在DM（监视管理软件）里进行，这样就可以避免事故的发生。同时合理的逻辑组态以及合理的安排CP的运算周期，也是确保系统安全的重要因素。
2 案例分析及对策二
2006年6月，调试机组带60万负荷， DEH为单阀方式，8个调门全开，CCS（机炉协调控制）是以炉跟机协调方式。突然间机组负荷开始波动，8个调门都开始晃动。调试人员认为调门晃动是外界负荷干扰，由于汽机功率回路PID参数设置不当，引起整个功率调节回路超调，导致调门摆动，正在修改PID参数的过程中，突然汽机挂闸信号(ASL1 ASL2 ASL3)消失，EH（高压抗燃油）油压信号降到0，机组跳闸，运行人员到就地检查发现EH油管破裂，初步判断是调门摆动引起油管破裂，见事故曲线2。
图2 事故曲线2
2.1 事故分析
检查历史曲线发现调门摆动时，EH油压还是跟正常运行时一样维持在16Mpa左右，但是在调门摆动发生几秒钟后，油压直线下降到0，可以判断油管路破裂是在调门摆动后发生。另外跳机前曾发生过GV2、GV4分别报LVDT故障，所以怀疑是这两个调门LVDT（线性差动位置传感器）故障，引起这两个调门摆动，导致负荷波动。另外，由于当时投炉跟机协调方式，由于功率闭环回路的调节作用，引起别的调门一起摆动。
2.2 正确的事故判断及处理方式
如果在机组运行当中，出现上述情况时，热控人员应该尽快切除炉跟机协调方式，把DEH切回本地综合阀位控制方式，解除功率闭环回路，如那时调门摆动消失，可以判断调门是由于外界负荷扰动，引发功率回路调节器超调引起的。如采取这种措施后，仍有个别调门在摆动，可以初步判断那几个调门伺服卡或LVDT及控制线路有故障，可到就地把MOOG阀的指令线解除或者直接把摆动调门EH油进油管前面的手动一次阀关死,使调门全关，以免发生设备事故。停机后检查GV2与GV4的LVDT线圈电阻,发现GV2有一根LVDT次二线圈接地损坏,是引起调门振荡的主要原因,GV4 LVDT报故障是因为2根LVDT信号偏差太大,需重新调整.
2.3 LVDT故障引起调门摆动的原因
调门控制原理图
根据调门控制原理来分析:DEH输出的阀位指令，在伺服卡放大器里与经过高选卡高选后的调门2个LVDT信号当中,一个高的信号进行比较相减后，经过PID闭环运算控制，然后输出0－40MA电流信号去控制MOOG阀，来控制单个调门开度。在正常情况下调门2个LVDT反馈信号都大致相等,不会对控制产生很大影响.但是这次故障是由于GV2的一根LVDT次二线圈接地,使得送进来阀位反馈时高时低,假如在这个扫描周期送进了一个高的异常信号,经过高选卡的作用,正常低的信号就被过滤掉,在闭环回路的作用下，伺服卡放大器输出信号减少，引起调门向下关；但是如果在下一个计算周期,故障的LVDT又送了个低的信号,那高选卡里正常的好的信号就开始起作用，经过与DEH 输出的阀位指令比较后,调门又重新往上调。因此整个调门就在上下摆动.虽然象这种LVDT线圈接地引起调门摆动的事例比较少,但是由于LVDT故障导致汽机调门全关或全开事故却时有发生,因此总结LVDT在线故障判断方法具有重大意义.
2.4 LVDT故障判断方法
由于LVDT的工作原理是在LVDT线圈初级端加1KHZ高频激励电压，分别在次一次二线圈产生2个激励电压，LVDT输出信号是次一电压减去次二电压；而在静态调试时，在调门开度50％时，次一等于次二，那时LVDT输出反馈电压为0，据此可以做如下分析：
（1）两根LVDT中一根故障，另外一根正常的情况下：
两根LVDT中其中一根LVDT初级线圈损坏，激励电压消失，导致次一次二反馈感应电压消失，相当于次一等于次二，如果当时阀门实际位置在50％以下，也就是说DEH阀门指令在50％以下，这样就会造成阀门全关，而此时DEH阀门显示却是50％；假如当时阀门实际位置在50％以上，那么对调门控制和阀门位置没有任何影响，但是由于两个LVDT的反馈偏差大，会报LVDT故障。
两根LVDT的其中一根次一线圈损坏，导致次一反馈电压消失，因如上所述LVDT反馈信号是次一减次二，因此损坏的这根LVDT反馈信号比正常的那根要偏小，经过高选卡坏信号就被筛选掉了，因此对阀门控制及显示都没有影响，只是由于两个LVDT的反馈偏差大，会报LVDT故障。
两根LVDT的其中一根次二损坏，导致次二反馈电压消失，使的损坏的LVDT反馈信号增大，经高选后信号有效，使调门全关，但是此时DEH阀位显示却是全开或者开度很大，同时由于两个LVDT的反馈偏差大，会报LVDT故障。
（2）两根LVDT同时故障
当两根LVDT同时故障时，阀门就会处于不可控状态，且有可能会造成阀门全开、全关、或者调门摆动现象，就跟LVDT线圈磨损接地一样,但是这种事情出现的几率更少。
3 总结语
由于汽机DEH调试专业性强、难度大，出现故障时诊断较困难。一旦故障出现就有可能危及机组的安全正常运行，同时留给热控人员查找处理问题的时间相对较短，稍有不慎或迟疑就会引起跳机。因此加强DEH事故后的分析，提高热控人员处理现场突发事故的能力是正确快速处理缺陷，确保机组正常运行最有效的方法。
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