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。

     該型汽輪機采用額定參數啟動，四個高壓調節閥各由1個油動機控制，通過DEH系統的閥門管路程序實現噴嘴/節流調節。DEH執行機構的工作介質是高壓抗燃油（三芳基膦酸脂），它把DEH控制系統產生的調節閥行程指令轉變為調節閥的開度，實現汽輪機進汽量即轉速和功率的調節。

     第1臺50MW汽輪發電機組試運時，四個高壓調節閥均發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 汽輪機調節閥控制原理

     隨著DEH系統工作方式（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，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系統將REFDMD信號由DEH的負荷控制系統輸出，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，通過數字式閥位伺服控制器（MVP）卡件去控制相應調節閥的開度需求指令。

     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。調節閥執行機構電氣-液壓回路如圖2所示。

     來自DEH的閥門管理器的調節閥開度需求指令（數字信號）輸入到執行機構的MVP卡內，與實際開度的數字信號（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，轉變為MOOG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/關調節閥），實現對機組負荷的調節。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，造成調節閥竄動（開度波動）甚至變為全開/全關兩位控制狀態，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，調節閥反饋應該為50%的中間狀態。此時若指令不是50%，如當指令大于50%時，要求調節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，所以調節閥會迅速打開直至全開，但調節閥全開時，功率反饋會反映實際功率輸出值比需求值高，所以發出減指令；當指令小于50%時，要求調節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閥。如此反復，造成調節閥大幅竄動。但如果調節閥開度原本很大，增加調節閥開度對負荷影響不大時，因此而引起的調節閥竄動盡管明顯，但對機組工況影響并不大。

     經過檢查分析發現，調節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閥的熱工接線盒布置在調節閥本體上，后來在每只調節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閥的斜上方，基本消除了MOOG閥箱中的控制接線隨調節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，汽輪機控制系統的現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，檢查并更換了現場所有調節閥的冷壓連接電纜。

     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，而高調閥都處于調整狀態，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）原航空插頭對耐環境高溫和抗振動效果較差，故現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，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，油動機工作穩定，但負荷會發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協調控制，則會發生震蕩，控制不穩定?，F場檢查時發現，高壓調節閥桿有竄動現象。

     從伺服控制回路來看，控制包括由計算機指令至VCC卡處的閉環控制。

     閥門伺服控制回路原理如圖4。

      如果DEH的指令是穩定的，伺服閥與LVDT無故障，則所控制的油動機也是穩定的。從歷史數據、實時數據中可以看到DEH的定值、閥門輸出指令及油動機反饋（包括高選前的LVDT1，LVDT2）均非常穩定，查實際現場油動機也非常穩定，但功率會自行上下波動。因CCS投入，在現場可以看到高壓調節閥桿震蕩的現象。檢查調節閥閥后壓力發現，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。如果油動機控制穩定，操縱座安裝緊固，相應的閥門也應穩定，不會存在上述問題。經過與主機廠和新華公司對現場的逐步深入研究，認為可能是閥門的閥頭在一定的參數及位置下由于閥頭總作用的方向發生變化，使閥頭處于不穩定狀態，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，高壓調節閥均運行良好，沒有出現竄動等不正?，F象，證明5^#機高壓調節閥改造是成功的