一种REXA汽轮机电调电磁干扰排除方法

郑玉成，潘 哲，战友亮

(1.沈阳东北电力调节技术有限公司 电力工作部，辽宁 沈阳 110179； 2.上海通用(沈阳)北盛汽车有限公司 动力总成部，辽宁 沈阳 110034； 3.中国石油大港石化公司，天津 300280)

汽轮机调节系统作为电力生产中的重要环节，在电力生产中起到了关键的技术支撑作用。自动控制技术的进步同时带来了汽轮机调节控制方式的转变。近几年老旧小汽轮机电调系统经改造后效果逐渐得到广大厂家的认可，原有的小汽轮机液压调节系统由于启机操作繁琐、系统自动化程度低、负荷响应迟缓等原因，影响汽轮机调节品质和设备经济性。

REXA汽轮机电液调节系统日趋成熟，已有较完善的逻辑控制软件和可靠的硬件。这为原有故障率多发的老旧液压调节系统电调系统改造提供新的解决方法。

南京某钢厂的电厂汽轮机为南京汽轮机厂生产的背压汽轮机，型号为N20额定负荷12 MW，汽轮机调节控制方式为DCS操作控制，505转速逻辑及保护控制，现场伺服单元为一家北京公司提供的SVA9电液转换器，配独立油站供油。电调改造后为REXA电液执行器杠杆反馈调节方式。

1 设备故障描述

REXA电调设备安装调试后安全运行，各项功能指标得到优化。约1个月后发生故障，出现执行器异常调节导致调门关闭，通过询问现场工作人员了解故障时设备报警信息，查看并分析设备动作曲线，结合设备自身特点，分析执行器误动原因，故障描述如下。

第一次发生故障：5月11日 8:43指令100%不变，反馈在2～3 s关闭到0%，实际调门跟随REXA动作，设备报DIR错误，现场屏幕报警阀位指示LOW设备停止，20 min后现场手动复位,设备陆续开启到100%。

第二次发生故障：在第一次故障发生约20 min后，即9:27，液压执行器再次从100%关闭到80%后，执行器又开到100%，期间输出控制REXA指令没有发生过改变。

第三次发生故障：9:35指令100%，反馈显示在约5 s内，执行器关闭到0%，实际调门跟随REXA动作，REXA报MOT STALL 错误，阀位指示LOW设备停止，维护人员现场停电，再送电，设备全开后维护人员对设备进行停电处理。

2 REXA液压伺服执行器故障分析

REXA电调控制系统执行单元控制信号构成如图1所示，主要包括伺服控制主板、伺服电机驱动器、伺服电机(内部集成位置检测变送器)。

2.1 设备第一次报警分析

DIR报警为设备检查驱动方向错误，产生错误的主要原因为执行器被检测出向错误方向移动。

主控发出目标位置，驱动机构没有达到预定目标位置，潜在原因包括校准错误、机械限位错误、输出力不够，设备温度过低。

因环境温度在10℃以上，设备温度过低的原因可以排除；输出力不够表示在设备安装后，因出力不足驱动设备导致报警发生，显然这个也不是错误的原因；机械限位代表的是执行器在机械限位时无法达到设定的目标位置，导致设备报警，现场不存在机械限位超出设置值现象，故此条件也不符合报警实际原因；潜在校准报警，代表伺服电机在接受控制信号时会对控制信号位置与实际位置进行闭环校准，当闭环校准出现错误时，报此故障。

校准错误共包括3个主要环节设备，第一个驱动器——控制信号、解算器反馈环节、脉冲输出控制；第二个伺服电机、解算器；第三个为主控板——控制信号。

综合考虑故障现象为偶发且不是实物损坏故障，判断驱动器输出、解算器反馈和伺服电机两个环节没有问题可能性比较大，主控信号因受中央处理器协调控制，若是有问题，屏幕会发出AD转换错误报警，所以主控输出存在问题的可能性比较小，驱动器接受电压控制信号0～2 V,容易受环境干扰，在两根信号线上滋生感应电压，判断控制信号不纯净导致偶发故障可能性比较大。

2.2 设备第二、第三次报警分析

Mot stall报警为伺服电机输出端卡涩，即电机没有驱动设备。控制器在预先设置的阻塞时间内，默认值为5 s，执行器经过 5 次驱动尝试均不能移动行程的 1%，控制器即认为设备故障，报警Mot stall并停止设备。此故障一般发生在负载激增或是微调高力矩负载时发生，现场不存在此类高力矩负载和微调高力矩负载，一般经验无借鉴意义，仔细联想两次报警时，驱动器均没有发生错误报警信息，说明驱动器对控制信号的执行自身认为是没有问题的，即驱动器设备运行正常。主控板已经通过AD转换输出驱动尝试控制指令5次，执行器行程均没有动作，且执行器不存在高负载瞬时调整性，有理由怀疑主控板和驱动器之间的驱动信号是否为有效传输，即主控板控制信号在输出受滋生电影响，没有有效送到驱动器接受端。

2.3 综合分析故障原因

现场本体执行器位置反馈信号与负荷曲线一致，可判断传感器阀位检测回路准确的反映了阀位的变化，运行正常。综合两次设备报警故障代码和现场故障曲线，比对现场故障发生时现场工作人员对故障设备的描述，认为设备故障是由于主控板到驱动器控制信号受干扰可能性最大，干扰引起两根信号线间产生滋生电压，导致设备异常动作。

3 分析处理方案

1)增加滤波电容

为防止主控输出控制驱动器信号受到干扰，在驱动器控制信号电源接口处，即TB7 的5/6接线端子(Mot+/-接线端子)增加高压滤波电容0.1 μF/1 kV，增加电容器接线方法如图2所示。要求增加滤波电容引脚尽可量短小，并联接线时确保电容引脚、控制信号线、接线口连接牢固可靠。

2)更换伺服控制主板

为防止控制驱动器信号输出本身存在问题，采取对故障设备主板进行更换。

图2 电容器接线

4 结 论

设备按照上述方案实施故障处理后，电调进行冷态试验，指令与反馈跟随良好，经现场人员比对汽轮机全开全关位置，均符合设计要求。将设备投入远方控制位，静态调门线性试验，符合设计规定的不大于1%，试验期间REXA电调设备运行良好，没有发生误动现象，经过用户同意设备投运汽轮机正常发电。截至2017年9月7日，设备已经连续运行约4个月没有发生REXA误动故障现象。可以确认REXA电调故障已经排除，设备故障处理后安全性和可靠性得到提高，同时也保证了电厂安全稳定生产和设备节能增效益要求。

[1] 沈阳东北电力调节技术有限公司.XPAC安装&操作手册,2003.

[2] KOSO AMERIC,INC.REXA安装使用手册(中文版),2002.

[3] 刘 刚,张 傲.REXA执行器在抽背式汽轮机EH系统中的应用[J].沈阳工程学院学报：自然科学版,2013,9(2):119-120.

[4] KOSO AMERIC,INC.Omega Series Servo Motor Driver,2003.

[5] 本书编写组.伺服驱动器故障信息与维修代码速查手册[M].北京：机械工业出版社,2013.

[6] 颜嘉男.伺服电机应用技术[M].北京：科学出版社,2010.

[7] 马承民.汽轮机调节及保护系统[M].沈阳：东北大学出版社,1995.

[8] 刘大鑫.300 MW汽轮机组高中压缸负荷分配方法的研究及应用[J].沈阳工程学院学报：自然科学版,2016,12(1):32-35.

[9] 郭钰峰，徐志强，于达仁.汽轮机调节原理[M].北京：机械工业出版社,2010.