引言：
　　
　　大慶石化公司熱電廠5#汽輪機為上海汽輪機廠產品，型號為C50-0/13-l，自1988年6月l日開始投運。該型號汽輪機采用額定參數啟動，四個高壓調節閥各由一個油動機控制，并通過數字電調系統DEH（digitalelectrichydraulic）的閥門管理程序實現噴嘴
　　
　　節流調節。DEH執行機構的工作介質是高壓抗燃油它將DEH控制系統產生的調節閥行程指令轉變為調節閥的開度，實現汽輪機進汽量的調節。
　　
　　在運行過程中，5#汽輪機的四個高壓調節閥均發生了不同程度的竄動。經查找及分析原因后，對調節閥的線性可調差接變壓器LVDT（linear，Variabledifferetialtransformer）部套存在的結構缺陷進行了改進，效果良好。
　　
　　一、汽輪機調節閥控制原理
　　
　　汽輪機數字電液控制系統DEH分為電子控制和液壓調節保安兩部分。電子控制部分主要由分布式控制系統DCS和DEH模件組成，它用來完成信號的采集、綜合計算、邏輯處理和人機接口等方面的任務；液壓調節保安部分主要由電液轉換器、電磁閥、油動機和配汽機構等組成，它用來將電氣控制信號轉換為液壓機械控制信號，zui終控制汽輪機進汽閥門的開度。
　　
　　5#汽輪機以油動機為液壓系統的功率輸出級，它的活塞桿直接驅動進汽閥門。活塞桿與操縱座、油動機滑閥、反饋滑閥或操縱座、伺服閥以及LVDT等設備組成完整的油動機，完成位置隨動和功率輸出等功能。伺服閥（電液轉換器）為DEH電氣信號與液壓系統的接口設備，它將電氣信號轉換為與之對應的液壓信號，并與伺服控制單元、油動機等相結合，完成電壓位置隨動控制。
　　
　　隨著DEH系統工作方式（REMOTE或OA方式）的不同，來自不同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），并送至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，zui后均需經過DEH系統將REFDMD信號由DEH的負荷控制系統輸出，并作為主蒸汽流量請求信號（FDMD）。主蒸汽流量請求信號（FDMD）經DEH的閥門管理程序轉換成高壓調節閥的開度需求信號，然后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困。
　　
　　以單閥控制方式為例，MVP卡接收WDPF系統中分散處理單元DPU傳遞過來的調節閥開度需求信號，并與線性位移差動變送器LVDT的實際閥位開度信號相比較，通過PI控制回路對閥門的電液轉換器輸入閥門控制指令。閥門控制框圖如圖1所示。　　
　　來自DEH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Pl控制運算，得到MOOG閥的控制信號。該信號經D/A轉換和放大，轉變為MOOG閥兩組線圈上的控制電流來控制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，即工作腔室；另一路是MOOG閥的排油到油動機的上腔室，即非工作室），實現油動機工作油室進油量、油壓（開／關調節閥）以及機組負荷的調節。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LVDT的線圈移動，產生一電信號并被送到MVP卡內與DEH閥門管理器指令比較，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“一”時，同理操作。
　　
　　二、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，由三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。LVDT工作原理如圖3所示。　　
　　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，經低通濾波器濾去PROM輸出的直流成分和高頻成分，由功率放大器提供驅動LVDT初級線圈的電流。隨著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也隨之變化。
　　
　　兩個次級線圈反相、串聯接至MVP卡，兩個線圈感應電動勢的差分信號經相敏檢波（或稱解調）和帶通濾波后，得到與閥門行程一一對應的等比例的直流電壓輸出。因此，當鐵芯位于線圈中間位置時，由于兩個次級線圈的感應電動勢相等，位移輸出的電壓值為0；當閥門開大或關小時，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、相加及濾波、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O-10V的閥位信號。
　　
　　當LVDT初級線圈的六根接線因接線松動引起接觸不良甚至斷開時，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。
　　
　　另一個值得重視的問題是，汽輪機控制系統在安裝時，現場信號電纜連接采用冷壓方式，接觸面容易氧化，從而造成接線接觸不良。為解決此問題，對信號電纜冷壓接頭進行了處理。對于位移傳感器及其安裝的改進，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。經分析，位移傳感器損壞的主要原因有三點：①機組本身振動較大，傳到安裝位移傳感器支架上后，振動更為突出；②安裝時對中不準，造成位移傳感器拉桿和線圈單側摩擦；③位移傳感器本身的原因。
　　
　　2.2位移傳感器的改進
　　
　　經過對位移傳感器常見故障及損壞原因的分析，分別從提高位移傳感器的耐震、耐高溫等方面做了如下改進措施。
　　
　　①原航空插頭對耐高溫和抗振動效果較差，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做了改進，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，且尼龍蓋與拉桿間的摩擦力小。
　　
　　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”容易對齊。每個位移傳感器均可單獨更換。
　　
　　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。
　　
　　三、高壓調節閥結構分析及改進
　　
　　在熱工正常運行情況下，當流量達到70％以上時，油動機工作穩定，但負荷會發生自行向上或向下的跳動，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。現場檢查時發現，高壓調節閥桿有竄動現象。閥門伺服控制回路包括由計算機指令至VCC卡處的閉環控制，回路原理如圖4所示。　　
　　如果DEH的指令是穩定的，伺服閥與LVDT*，則所控制的油動機也是穩定的。從歷史數據、實時數據可以看到，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，實際現場油動機也非常穩定，但功率會自行上下波動。因為CCS的投入，在現場可以看到高壓調節閥桿震蕩的現象。檢查調節閥壓力后發現，機組存在1.OMPa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。經過對現場的逐步深入研究，認為該現象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，出現閥頭在預啟閥范圍內跳動的現象。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＃機大修調節閥裝配時，將預啟閥行程由5mm改為4mm。
　　
　　四、結束語
　　
　　通過對參與調節閥PID控制的核心信號反饋單元（LVDT）進行改進，從根本上避免了LVDT反饋線脫落、松動、絕緣不合格、信號抖動和反饋桿磨損等問題的發生，并對LVDT進行了雙冗余配置，提高了參與閥門調節信號的穩定性和安全性。5#機大修后投運，機組在機組沖轉、自動同期、功率控制、一次調頻、限制控制、抽汽控制、閥門活動性試驗、超速試驗和遙控控制等工況下的主要控制參數均達到了標準。試運表明機組高壓調節閥運行狀況良好，沒有出現竄動等不正常現象，5＃機高壓調節閥改造是成功的。