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本文四部分，大家一起學(xué)習(xí)LVDT！ 第一部分 一、什么是位移傳感器？ 位移傳感器有叫做線性傳感器它能夠在不接觸物體的情況下完成各種數(shù)據(jù)檢測，如移動范圍，振幅，角度，厚度等參數(shù)。目前廣泛應(yīng)用在機床控制，儀表檢測等行業(yè)。 二、位移傳感器的原理： 位移傳感器是跟據(jù)磁場能量衰減變化來完成數(shù)據(jù)檢測的，俗稱莫爾條紋現(xiàn)象，此根據(jù)兩個或者兩個以上的磁場疊加，判斷他們相對運動產(chǎn)生的差異曲線，最后生成所需要的數(shù)據(jù)。 三、位移傳感器又可以分為幾大類： 1.直線式 2.LT直線式 3.角度式 4.金屬膜式 5.導(dǎo)電塑料式 6.光電式式 7.磁敏式式 8.金屬玻璃鈾式 9.繞線式 10.霍耳式 11.光電式 四、LVDT位移傳感器是什么？ LVDT其實就是線性可變差動變壓器，它屬于直線位移傳感器其中的一種，英文全稱為Linear Variable Differential Transformer，LVDT則是其英文稱謂縮寫而來。 五、LVDT的作用： LVDT可以用來測量物體的伸長度、震動頻率、振幅、物體厚薄程度和膨脹度等精確數(shù)據(jù)。具體還可以用在機床工具和液壓缸的定位，以及輥縫和閥門的控制等。 第二部分 摘要：通過我廠發(fā)生的多次LVDT故障分析得出，安裝不合理、就地接線松動、環(huán)境溫度高、LVDT內(nèi)部損壞等問題。閥門傳動固定架無松動；改善安裝環(huán)境；接線端子確保固定接線可靠；停機時，進行外觀和端子接線檢查及復(fù)緊接線工作；開機前各帶LVDT反饋閥門必須進行全行程活動試驗和反饋信號測量；加強巡檢工作，查看LVDT狀態(tài)、環(huán)境、伺服卡指示燈是否報警，并查看伺服卡指示燈以及閥門指令與反饋趨勢對比偏差情況進行分析。 關(guān)鍵詞： 線性可變差動變壓器；故障分析；對策 0. 引言 LVDT在電廠應(yīng)用的重要性。LVDT這套系統(tǒng)本身并不是太復(fù)雜，但它是DEH調(diào)門自動控制的反饋環(huán)節(jié)，LVDT主要用于汽輪機各進汽調(diào)門的閥位控制和閥位顯示，而各進汽調(diào)門作為負荷控制的執(zhí)行機構(gòu)；所以確保LVDT正常工作就尤為重要。因其在DEH調(diào)節(jié)中占有重要地位而深受重視。 我廠發(fā)生多次LVDT故障,這和很多因素有關(guān)。有安裝原因，接線原因，散熱原因，卡件原因等，都會造成LVDT故障。針對這些原因我們也做了對應(yīng)的整改。 當(dāng)LVDT出現(xiàn)故障，將直接影響機組安全穩(wěn)定運行和機組負荷變化需求等，同時更影響了發(fā)電效益；所以當(dāng)機組正常運行過程中出現(xiàn)進汽調(diào)門LVDT故障時，就要求我們熱控人員盡可能的在線消除故障；但是如果處理不當(dāng)，很有可能導(dǎo)致機組甩負荷、非停等事件。 圖1 安裝實物 圖2 安裝實物 1. LVDT應(yīng)用中的常見故障 1.1 以下因素均會導(dǎo)致LVDT故障 1) 鐵芯上下移動卡澀、彎曲，導(dǎo)致參數(shù)突變 2) LVDT接線松動 3) 安裝時初、次級線圈接線錯誤 4) LVDT本身已損壞，無法測量 5) 連桿固定件、密封件松脫，晃動大 1.2 原因分析 1) 安裝原因：金屬桿未校正，安裝時未垂直橫截面，易導(dǎo)致金屬桿彎曲，造成卡澀；（安裝時最為重要的就是要平面，并且要注意周圍有無磁場問題，盡量遠離磁場。然后被檢測對象要與傳感器材質(zhì)一致，并且大于探頭面的1.5倍。 2) LVDT傳感器顯示的參數(shù)不正確：一般這種情況大多數(shù)屬于定位不準?？梢詫鞲衅魅〕鰜碇匦路胖茫{(diào)整安裝的位置。重新檢查安裝以及線路問題。 3) LVDT位移傳感器輸出不正常：通常表現(xiàn)為磁環(huán)脫落、供電不足、接線不牢、安裝不牢及工作盲區(qū)等問題，首先調(diào)整傳感器的安裝。此外還需要進一步檢查磁環(huán)、電源、電線、接線等，有無問題。 4) 設(shè)備本身的老化，或內(nèi)部斷線或者是連接件未安裝牢固，也造成調(diào)門反饋波動大。 2. 運行中LVDT故障應(yīng)對方法 2.1 雙路中單路LVDT故障 不會影響閥門的閥位反饋及機組的正常運行，可解除故障一路LVDT，可以待停機時更換；但是在機組運行狀態(tài)下，為保證冗余備用，最好還是進行在線更換。 2.2 如何判斷LVDT是否有故障 1) 交流電壓反饋型：萬用表測試LVDT的初級線圈及次級線圈的交流電壓（0－5V），為確保不甩錯LVDT，略微調(diào)整閥門開度，觀察交流電壓反饋的變化，以確定損壞的LVDT，以便于更換。 2) 直流電流反饋型：測量毫安量，看毫安量與實際位置是否對應(yīng)略微調(diào)整閥門開度，觀察信號變化。 3) 測量線圈電阻通過在伺服卡接線端用萬用表測量LVDT初級、次級線圈電阻值可以端判斷好壞。 4) 外觀檢查通過對LVDT的安裝位置和閥門微調(diào)開度時，觀察LVDT鐵芯是否移動正常，鐵芯、線路有無松脫現(xiàn)象判斷LVDT是否工作正常。 2.3 其他情況 負荷、調(diào)門發(fā)生波動，要檢查的項目很多，包括機務(wù)專業(yè)對液壓油路、伺服閥及閥芯位置檢查，熱控專業(yè)要對邏輯進行分析，對DEH各卡件的工作情況進行檢查，但我們可以先檢查LVDT的工作情況，化簡查找原因的繁瑣步驟，提高效率。 2.4 如何在線更換LVDT 1) 首先做好安措，對將該閥門關(guān)閉和強制，伺服閥的進油截止閥關(guān)閉。 2) 更換前對故障的LVDT進行標記，以便新安裝的LVDT與原來的位置盡量相同，然后按預(yù)先準備的方案進行檢修。 3) 這個過程運行主管和熱工主管必須到場進行過程監(jiān)控， 確保整個過程可控在控。 4) 有條件的，可以對調(diào)門進行試驗：逐步將閥門的指令由0%至100%，再由100%至0%，比對閥門指令與反饋的一致性，調(diào)門的線性等。 5) 試驗結(jié)果如完全符合要求，由工況解除指令強制。將DEH投入自動，正常投入使用。 2.5 在線更換LVDT注意事項 現(xiàn)在，貴溪對LVDT在線檢修已經(jīng)有比較完整的工作包和工藝卡。在線更換故障的LVDT時,必須保持系統(tǒng)穩(wěn)定，不能出現(xiàn)大的擾動；因LVDT故障造成打閘停機是不可原諒的，如果能在線更換成功將極大減小機組安全運行存在的隱患，而由于機組帶負荷運行，在更換LVDT過程中很有可能使閥門大幅擺動，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)大擾動甚至造成跳機。因此必須保證更換過程中的每一步均是可控的，閥門實際位置要保持穩(wěn)定。 3. LVDT故障案例 3.1 案例簡介 LVDT在我廠出現(xiàn)過多次故障，由于其本身參與DEH調(diào)節(jié)，所以它的故障可以導(dǎo)致主調(diào)門波動、甩負荷等重大安全問題。雙路故障可以引起打閘等嚴重影響機組運行的事件。 以2013-2016年為例，三期出現(xiàn)過3次，二期出現(xiàn)過3次（包括小機）。最近的一次為11月8日，#5機組正常運行，負荷30萬，#1主調(diào)門突然自行關(guān)閉，機組甩50%的負荷，熱工、機務(wù)全力查找原因，熱工檢查發(fā)現(xiàn)LVDT單路故障，但我們的邏輯為二選一，并不會造成調(diào)門全關(guān)，機務(wù)進一步檢查，發(fā)現(xiàn)閥芯脫落，但我們還是及時更換了LVDT，消除了一個安全隱患。 3.2 案例一 1) 故障現(xiàn)象： 2014年6月28日，熱工巡檢人員發(fā)現(xiàn)#5機組A小機伺服卡出現(xiàn)D3、D7指示燈常亮，伺服卡流水燈不亮。他立即向相關(guān)人員做了匯報。根據(jù)故障說明判斷為LVDT2超限，專業(yè)上組織人員進行處理，如下圖3。 圖3 2) D3亮、D7亮原因查找及處理方法 經(jīng)測量#5機A小機LVDT交流電壓值發(fā)現(xiàn)小機進汽調(diào)節(jié)閥全關(guān)時LVDT1次級1電壓值為2.88V，次級2電壓值為3.40V；LVDT2次級1電壓值為0.18V，次級2電壓值為3.44V；通過電壓值可以確認LVDT2次級1電壓值偏低，進一步檢查發(fā)現(xiàn)LVDT2次級1線圈引出線藍線松脫。 處理方法：將松脫藍線進行緊固后測量LVDT2次級1線圈電壓值為2.86V,次級2電壓不變。故障指示D3、D7滅，正常指示D4、D5亮。 主要原因：LVDT安裝位置不好，溫度和振動都有些高，有的必須要搬梯子才能夠到，平常不利于巡檢。 措施：每次停機對所有LVDT及伺服卡進行檢查和緊線工作，為防止振動在固定底板下面加了橡皮墊子。 圖 4 伺服卡故障 圖5 伺服卡正常 圖6 LVDT線圈原理 3.3 案例二 1) 設(shè)備情況介紹：3.1.1 三期阿爾斯通640MW機組單個閥門采用單個LVDT，水平安裝，就地接線采用航空插頭插接。LVDT本身帶有變送器，由DEH的vickers卡供電，并通過另一組信號線返回4-20MA信號至vickers卡用于閥門開度的控制。當(dāng)機組運行中LVDT發(fā)生故障時，對應(yīng)調(diào)門會自動關(guān)閉，影響機組負荷，因此必須立即對LVDT進行更換。 2) 故障現(xiàn)象：2013年11月12日，08：50 發(fā)現(xiàn)#2機DEH畫面#2中調(diào)門開度由72%緩慢下降至67%，后開度繼續(xù)下降為55%，熱工人員經(jīng)過邏輯分析和數(shù)據(jù)比對，判斷為LVDT故障，做好安措更換LVDT，經(jīng)檢查LVDT密封環(huán)老化，連桿松動。2014年4月25日09:12，#2機組負荷加到455MW，A中壓調(diào)門自行關(guān)至41%，再熱汽壓力由3.59Mpa上升至4.01MPa。負荷降45萬以下，而后A中壓調(diào)門緩慢開至100%。09:45檢查確認LVDT間斷報故障。機組負荷穩(wěn)定在41萬運行 ,熱工檢修LVDT,經(jīng)檢查LVDT在密封容器里，溫度太高造成線路接頭老化。 圖7 vickers卡故障 vickers卡檢測到LVDT故障（A03.31卡兩個黃顏色等滅，FF紅燈亮）后，需要對其進行線路檢查和更換。 3) 在線更換方法： 每次更換LVDT,應(yīng)對邏輯參數(shù)詳細不對，確認無誤才可以開始工作。開好工作票，現(xiàn)場確定故障LVDT調(diào)門已經(jīng)全關(guān)，并在DEH上將該調(diào)門指令強制為全關(guān)，關(guān)閉伺服閥的進油截止閥。在LVDT桿固定處做好標記，拆除故障LVDT。更換新的LVDT，新的LVDT桿固定位置盡量與原LVDT桿相同。強制閥門開度指令略開閥門，檢查閥門動作正常，反饋正常后，強制閥門開度指令，逐步將閥門開至正常指令位置后解除強制。待停機后對閥門進行調(diào)試檢查，整個在線更換過程結(jié)束。通過旋轉(zhuǎn)連接鐵桿的螺絲，調(diào)整反饋輸出至閥門關(guān)位在邏輯中對應(yīng)的量值。 圖8 邏輯 邏輯圖中閥門開度=(反饋值-關(guān)位值)/(開位值-關(guān)位值)*10000 =（4481-1000）/(6600-1000)*10000=6216 表示當(dāng)前閥門開度為62.16% 圖9 將LVDT安裝蓋板打孔方便散熱 4. 結(jié)語 本文簡要概括了LVDT在我廠發(fā)生的多次LVDT故障分析得出，安裝不合理、就地接線松動、環(huán)境溫度高、LVDT內(nèi)部損壞等問題。 閥門傳動固定架無松動；改善安裝環(huán)境；接線端子確保固定接線可靠；停機時，進行外觀和端子接線檢查及復(fù)緊接線工作；開機前各帶LVDT反饋閥門必須進行全行程活動試驗和反饋信號測量；加強巡檢工作，查看LVDT狀態(tài)、環(huán)境、伺服卡指示燈是否報警，并查看伺服卡指示燈以及閥門指令與反饋趨勢對比偏差情況進行分析。對航空插頭一律用廠家直供的產(chǎn)品，盡量不自己焊線，防止工藝要求不到位，引起假焊、脫線。 針對三期現(xiàn)場LVDT溫度高引發(fā)故障，我們舉一反三對所有的LVDT的密封蓋板打了散熱孔。熱工專業(yè)點檢加強對調(diào)門的巡點檢，每日查看調(diào)門反饋值，發(fā)現(xiàn)異常及時匯報。由于三期LVDT故障必須在線更換，所以熱工專業(yè)要準備好充足的備件，以防應(yīng)急。熱控人員加強培訓(xùn)和安全交底，防止在處理過程中出現(xiàn)人為因素，造成更加嚴重的后果。在更換完成后，要做好事件記錄，便于資料整理，統(tǒng)計和分析，待停機后對閥門進行調(diào)試檢查，實驗正常才能說：此項工作結(jié)束。 本文作者：陳川。在此致謝！ 第三部分 
（節(jié)選自和利時培訓(xùn)資料） 第四部分 對汽輪機主汽門、調(diào)門常用反饋裝置LVDT的結(jié)構(gòu)、原理和常見故障進行介紹。 1、LVDT基本結(jié)構(gòu) 基本LVDT（見圖1）由3個中孔的軸向?qū)R的固定線圈組成，一個鐵芯可在孔膛內(nèi)自由移動。在鐵芯和孔膛之間有足夠的間隙，防止相互接觸。中心線圈是變壓器初級，由50Hz~10K Hz恒定頻率交流波形驅(qū)動。兩側(cè)次級線圈是反向串聯(lián)繞制的，因而它們的電壓是互相抵消的。
圖1 LVDT的基本結(jié)構(gòu) 2、LVDT工作原理 當(dāng)鐵芯位于中心時，由于變壓作用，每個次級繞組感應(yīng)一個幅度相等的電壓，然而次級繞組是按反向串聯(lián)繞制的，兩個電壓相位相反，因此產(chǎn)生的輸出電壓在理論上為0V，零值的正確位置應(yīng)是兩個次級繞組輸出最低值時的位置。當(dāng)然，零電壓在解調(diào)后是沒有意義的。當(dāng)鐵芯移動至零位的一側(cè)時，線圈上的電壓，一個增加，另一個減少，在輸出導(dǎo)線上形成一個穩(wěn)定的增長電壓，這個交流電壓經(jīng)整流或解調(diào)后產(chǎn)生一個直流輸出電壓，其幅度隨鐵芯離零位的距離而增加，而極性（正或負）表示行進的方向。 3、LVDT位移傳感器故障 3.1、 故障現(xiàn)象及原因分析 （ 1）某調(diào)門持續(xù)有規(guī)律擺動，檢查發(fā)現(xiàn)LVDT因現(xiàn)場存在高頻振動導(dǎo)致固定連桿鍵槽的螺絲松動，造成LVDT組件抖動性能變差，引起調(diào)門頻繁動作。 （2）某調(diào)門LVDT傳動桿斷裂，檢查發(fā)現(xiàn)該調(diào)門動作時閥芯運動軌跡呈不規(guī)則直線， LVDT鐵芯與線圈內(nèi)壁長期摩擦，致使線圈磨損，鐵芯斷裂。 3.2、 處理方法及防范措施 （ 1）安裝LVDT時盡量保證鐵芯直線運動，與線圈內(nèi)壁無磨損，進行全行程滑動檢查。注意零點位置，檢查LVDT輸出線性特性。伺服閥、 LVDT線圈絕緣、阻值測試(對地絕緣、線間絕緣應(yīng)達到50MΩ )。 （2） 檢查萬向節(jié)連接件、 LVDT組件等連接、固定部位牢固，消除調(diào)門與LVDT膨脹不均、調(diào)門振動、鐵芯固定不正等因素。 （ 3） LVDT不能與導(dǎo)磁體金屬接近(距離大于20mm以上)，不能與強磁場或強電流接近，不能局部放在閉合的導(dǎo)體內(nèi)，避免反饋電壓信號受到外部信號干擾。 |
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