LVDT在线更换可行性试验研究论文.doc

LVDT在线更换可行性试验研究LVDT在线更换可行性试验研究王立伟1 李耀武2 （神华国华绥中发电有限责任公司 辽宁绥中 125222）【摘要】：结合伺服卡及LVDT原理，以绥中发电有限责任公司小汽轮机调门LVDT故障停机为例，分析LVDT故障后的具体表现及对机组调门动作的影响，结合试验分析在线更换LVDT的可行性。【关键词】：LVDT 伺服阀 在线更换1 LVDT结构原理1.1 结构特点Linearity Variable Differential Transducers 简称 LVDT，中文译名为差动变压器式位移传感器，基本LVDT是在一个线圈骨架(1)上均匀绕制一个一次线圈(2)作励磁。再在两侧绕制两个二次线圈(3与4)，与线圈同轴放置一个铁芯(5)，通过测杆(6)与可移动的物体连接。线圈外侧还有一个磁罩(7)作屏蔽，如图11示。1.2 工作原理在未引入铁芯以前，一次线圈通入交流电流后产生一个左右对称的沿轴向分布的交变磁场。交变磁场在两个对称放置的二次线圈上产生的感应电动势当然相等，当铁芯位于中心时，由于变压作用，每个次级绕组感应一个幅度相等的电压，然而次级绕组是按反向串联绕制的，两个电压相位相反，因此产生的输出电压在理论上为0V，零值的正确位置应是两个次级绕组输出最低值时的位置。当铁芯移动至零位的一侧时，线圈中心轴上的磁感应强度就成为铁芯位置的轴向分布函数，于是两个二次线圈的感应电动势Es1与Es2也成了铁芯位置的函数。线圈上的电压，一个增加，另一个减少，在输出导线上形成一个稳定的增长电压，这个交流电压经整流或解调后产生一个直流输出电压，将两个二次线圈差接后，即可获得与铁芯位移成线性关系的二次输出:Es=Es1-Es2（如图1-2）。其幅度随铁芯离零位的距离而增加，而极性（正或负）表示行进的方向。2 电液伺服阀原理：2.1 电液伺服阀结构原理电液伺服阀通常由电气-机械转换装置、液压放大器和反馈（平衡）机构组成。电磁部分包括（永久磁铁、导磁体、衔铁、线圈），两级液压放大器和反馈机构包括（挡板、软管、喷嘴、油路、四通滑阀、反馈弹簧）等组成，如图所示。2.2 电液伺服阀动作原理伺服阀是控制油动机的核心部件，伺服阀电信号的产生则由控制系统阀位指令信号Ue与LVDT反馈信号Uf偏差经过运算放大后形成正向或反向电流。当有控制电流通过线圈时，一组对角方向的气隙中的磁通增加，另一组对角方向的气隙中的磁通减小，于是衔铁就在磁力作用下克服弹簧的弹性反作用力而偏转一角度，并偏转到磁力所产生的转矩与弹性反作用力所产生的反转矩平衡时为止。同时挡板因随衔铁偏转而发生挠曲，改变了它与两个喷嘴间的间隙，两喷嘴后侧的压力就不相等，压力油作用在滑阀的左右两端端面上，使滑阀向相应方向移动一段距离，压力油就通过四通滑阀的控制油口输向油缸或者使油缸的工作油通过滑阀的一个凸肩流出并通向回油。来控制油缸进油量进而控制阀门开度。3 绥中4号机组LVDT故障导致机组停机过程绥中发电有限责任公司小汽机设计参数设备型号小机型号：G22-1；LVDT型号：DET200B技术参数小机技术参数：额定功率17.56MW,额定进汽压力1.051MPa; 额定进汽温度395；转速范围2800-6000r/min。LVDT技术参数：0200 mm厂 家小机厂家：东方汽轮机厂；LVDT厂家：无锡河埒公司投产时间2010年5月18日2010年5月24日, 绥中4号机组功率675MW ，机组协调控制方式，41、42汽泵均投入CCS自动运行。10时35分40秒42号汽动给水泵调门阀位反馈突然大范围摆动，最大波动范围-104%到89%，11时40分LVDT反馈稳定在-104%，检查发现42汽泵调门实际处于全开位。42汽泵转速由3990r/min升到5042r/min，流量(前置泵出口)上升至1799t/h， 41汽动给水泵转速由4122r/min降到3910r/min。41汽动给水泵流量（前置泵出口）降至267t/h（注：前置泵出口流量330t/h再循环门自动参与调节）。由于42汽泵调门阀位指令39%与阀位反馈-104%出现正偏差，调门伺服阀始终保持进油口导通。使42号汽泵调门始终保持全开且无法回关。42汽泵流量指令42汽泵调门阀位42汽泵调门阀位指令42汽泵转速为防止调门阀位反馈摆动使指令与反馈出现负偏差，造成伺服阀泄油口导通使调门瞬时关闭。DEH工程师站强制42汽泵调门指令至105%。14时44分20秒42汽泵调门反馈突然波动超过调门强制指令105%，指令与反馈出现负偏差，造成42汽泵调门瞬时关闭。（注：由于42号汽动给水泵主汽门未关闭，所以未发汽动给水泵跳闸信号，因此没有触发汽动给水泵RB动作）。41汽泵给水流量未能及时跟上造成锅炉给水流量低低触发MFT动作停机。42汽泵调门阀位42汽泵流量指令42汽泵跳闸42汽泵调门阀位位最高240%42汽泵转速4 LVDT在线更换存在的主要问题4.1 伺服阀控制为伺服卡内硬件逻辑运算，无法进行阀门阀位强制。经过对日立H-5000M系统伺服卡控制回路进行分析，调门阀位指令与反馈信号在伺服卡内进行硬逻辑比较运算后直接输出电压作用在伺服阀上，而不经过软逻辑运算。因此无法通过强制LVDT反馈信号控制调门位置。4.2 更换过程中必须保持系统稳定，不能出现大的扰动。因LVDT故障打闸停机是必损失很大，如能在线更换成功将极大减小损失，而由于机组带负荷运行，在更换LVDT过程中很有可能使阀门大幅摆动，导致系统出现大扰动甚至造成跳机。因此必须保证更换过程中的每一步均是可控的，阀门实际位置要保持稳定。5 模拟LVDT故障进行在线更换LVDT可行性试验。LVDT的电气连接图模拟正常运行LVDT断线及恢复过程中调门状态试验结果调门阀位指令模拟0%，所用LVDT型号：ZDET-200B状态LVDT三线状态阀位反馈调门状态红线蓝线黄线1正常正常正常0.2%正常2断线正常正常负最大（试验值-112%）全开3正常断线正常63%全关4断线断线正常63%全关5正常正常断线正最大（试验值136%）全关6断线正常断线63%全关7正常断线断线63%全关8断线断线断线63%全关根据试验结果分析当红线和黄线断线时会产生最大和最小阀位反馈值，蓝线断线阀位在中间值附近。因此在线更换期间要尽量避免出现极端的工况值。6 在线更换LVDT的可行性措施6.1 LVDT故障导致阀门全开时在线更换可行性措施。强制调门指令全开150%。先解除红线，此时阀位反馈负最大，再解除蓝线或黄线。此时阀位反馈63%左右。更换新LVDT时接线需先接黄线，再接红线，最后接蓝线。这样均能有效控制阀位指令与LVDT反馈有正偏差，使伺服阀始终处于进油状态，保证更换过程中调门全开位而不扰动。6.2 LVDT故障导致阀门全关时在线更换可行性措施。强制阀位指令为全关-5%，先解除黄线或蓝线，最后解除红线。接线时先接红线，再接蓝线或黄线。这样能有效控制阀位指令与LVDT反馈有负偏差，使伺服阀始终处于泄油状态，保证更换过程中调门位置全关位而不扰动。7 结束语机组运行期间LVDT故障对于机组稳定运行构成极大威胁，通过试验可以证明在线更换LVDT是可行的。这对于维持机组安全稳定运行具有重要意义。参考