630MW汽輪機(jī)電液伺服閥運(yùn)行中故障分析與處理

摘 要：DEH是汽輪機(jī)的數(shù)字化電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是汽輪機(jī)組的心臟和大腦，它的作用就是控制汽輪機(jī)的啟動(dòng)，升速，帶負(fù)荷，負(fù)荷調(diào)節(jié)，保證汽輪機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行?，F(xiàn)代大機(jī)組廣泛采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH），提高了汽輪機(jī)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。電液伺服閥是機(jī)組DEH系統(tǒng)關(guān)鍵部件，其工作的可靠性將直接影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過對(duì)DEH系統(tǒng)的研究以及多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)DEH系統(tǒng)中的許多故障均與電液伺服閥的工作狀況有關(guān)。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；電液伺服閥；故障分析與處理

前言

DEH系統(tǒng)中的電液伺服閥種類較多，按液壓前置級(jí)的結(jié)構(gòu)形式 ，可分為單噴嘴擋板式 、雙噴嘴擋板式 、滑閥式 、射流管式和偏轉(zhuǎn)板射流式 。噴嘴擋板式以MOOG、SF系列為代表，射流管式以美國(guó)ABEX425系列為代表。大唐彬長(zhǎng)發(fā)電有限責(zé)任公司采用東方汽輪機(jī)廠的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)，此種保安系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到多臺(tái)大容量機(jī)組，有長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，電液伺服閥采用的是一個(gè)由扭矩馬達(dá)、兩級(jí)液壓放大及機(jī)械反饋所組成的雙噴嘴式伺服閥。伺服閥的第一級(jí)液壓放大是雙噴嘴擋板系統(tǒng)，第二級(jí)放大是滑閥系統(tǒng)。

1.雙噴嘴式電液伺服閥的結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)

雙噴嘴式電液伺服閥主要由控制線圈、永久磁鋼、可動(dòng)銜鐵、彈簧管、擋板、噴嘴、斷流 滑閥、反饋桿、固定節(jié)流孔、濾油器、外殼等主要零部件組成，這種力反饋式電液轉(zhuǎn)換器一般具有線性度好、工作穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。如結(jié)構(gòu)如圖1所示：

1.2 工作原理

在扭矩馬達(dá)中，左右兩塊永久磁鐵形成兩個(gè)磁極，可動(dòng)銜鐵和擋油板在彈簧管支撐下置于其中。高壓油進(jìn)入轉(zhuǎn)換器后分成兩股油路：一路經(jīng)過濾油器到左右端的固定節(jié)流孔及斷流滑閥兩端的容室，然后從噴嘴與擋板 間的控制間隙中流出。在穩(wěn)態(tài)工況下，兩側(cè)的噴嘴擋板間隙是相等的，因此排油面積也相等，作用在斷流滑閥兩端的油壓也相等，使斷流滑閥保持在中間位置，遮斷了進(jìn)出執(zhí)行機(jī)構(gòu)油動(dòng) 機(jī)的油口；另一路高壓油就作為移動(dòng)油動(dòng)機(jī)活塞的動(dòng)力油，由斷流滑閥控制。當(dāng)DEH送來的電氣信號(hào)（即閥位信號(hào)）輸入控制線圈、在永久磁鋼磁場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生了 偏轉(zhuǎn)扭矩，使可動(dòng)銜鐵帶動(dòng)彈簧管及擋板偏轉(zhuǎn)，改變了噴嘴與擋板之間的間隙。間隙減小的 一側(cè)油壓升高，間隙增大的一側(cè)油壓降低。在此壓差的作用下，斷流滑閥移動(dòng)，打開了油動(dòng)機(jī)通高壓油及回油的兩個(gè)控制口，使油動(dòng)機(jī)活塞移動(dòng)，控制調(diào)節(jié)閥的開度。 當(dāng)可動(dòng)銜鐵、彈簧管及擋板偏轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧管發(fā)生彈性變形，反饋桿發(fā)生撓曲。待斷流滑閥在兩端油壓差作用下產(chǎn)生位移時(shí)，就使反饋簧片產(chǎn)生反作用力矩，它與彈簧管、可動(dòng)銜鐵吸動(dòng)力等的反力矩一起，與輸入電流產(chǎn)生的主動(dòng)力矩相比較，直到總力矩的代數(shù)和等于零，即油動(dòng)機(jī)達(dá)到一個(gè)新的平衡位置，這一位置與輸入的電流量△I成正比，此時(shí)可動(dòng)銜鐵和擋油板及滑閥均回復(fù)到中間位置。一個(gè)調(diào)節(jié)過程結(jié)束，油動(dòng)機(jī)便也穩(wěn)定在新的開度。當(dāng)輸入信號(hào)極性相反時(shí)，滑閥位移方向也隨之相反。

2.電液伺服閥的主要優(yōu)點(diǎn)

一是采用彈簧管可以防止噴嘴排油進(jìn)入電磁線圈部分，這就消除了油液污染電磁部分的可能性。

二是電液轉(zhuǎn)換器在噴嘴擋板前置級(jí)液壓放大器的回油路上，加裝了節(jié)流孔，使噴嘴擴(kuò)散 的噴油具有背壓，不會(huì)產(chǎn)生渦流及汽蝕現(xiàn)象，從而提高了擋板運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。

3.電液伺服閥的常見故障

大唐彬長(zhǎng)發(fā)電有限責(zé)任公司投產(chǎn)至今，電液伺服閥發(fā)生過如伺服閥卡澀、伺服閥振動(dòng)等故障，在運(yùn)行中常見故障及原因有如下幾類：

（1）閥不工作（無流量或無壓力輸出）。其原因可能為以下狀況中的一種或多種：①外引線斷落；②電插頭焊點(diǎn)脫焊；③線圈霉斷或內(nèi)引線斷落（或短路）；④進(jìn)油或回油未接通，或進(jìn)、回油口接反。

（2）閥輸出流量或壓力過大或不可控制。其原因可能為以下狀況中的一種或多種：①閥安裝座表面不平或底面密封圈未安裝妥，使閥殼體變形，閥芯卡死；②閥控制級(jí)堵塞；③閥芯被臟物或銹塊卡住。

（3）閥反應(yīng)遲鈍、響應(yīng)降低、零偏增大。其原因可能為以下狀況中的一種或多種：①系統(tǒng)供油壓力低；②閥內(nèi)部油液太臟；③調(diào)零機(jī)械或力矩馬達(dá)（力馬達(dá)）部分零組件松動(dòng)。

（4）閥輸出流量或壓力（或執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度）不能連續(xù)控制。其原因可能為以下狀況中的一種或多種：①系統(tǒng)反饋斷開；②系統(tǒng)出現(xiàn)正反饋；③系統(tǒng)的間隙、摩擦或其它非線性因素；④閥的分辯率變差、滯環(huán)增大；⑤油液太臟。

（5）系統(tǒng)出現(xiàn)抖動(dòng)或振動(dòng)（頻率較高）。其原因可能為以下狀況中的一種或多種：①系統(tǒng)開環(huán)增益太大；②油液太臟或油液混入大量空氣；③系統(tǒng)接地干擾；④伺服放大器電源濾波不良；⑤伺服放大器噪聲變大；⑥閥線圈絕緣變差；⑦閥外引線碰到地面；⑧電插頭絕緣變差；⑨閥控制級(jí)時(shí)堵時(shí)通。

（6）系統(tǒng)變慢（頻率較低）。其原因可能為以下狀況中的一種或多種：①油液太臟；②系統(tǒng)極限環(huán)振蕩；③執(zhí)行機(jī)構(gòu)摩擦大；④閥零位不穩(wěn)（閥內(nèi)部鏍釘或機(jī)構(gòu)松動(dòng)，或外調(diào)零機(jī)構(gòu)未鎖緊，或控制級(jí)中有污物）；⑤閥分辯率變差。

（7）外部漏油。其原因可能為以下狀況中的一種或多種：①安裝座表面粗糙度過大；②安裝座表面有污物；③底面密封圈未裝妥或漏裝；④底面密封圈破裂或老化；⑤彈簧管破裂。

4.采取的處理措施

4.1加強(qiáng)油質(zhì)管理

EH油（磷酸酯抗燃油）是一種人工合成的物質(zhì)，在使用過程中極易劣化，主要表現(xiàn)為污染顆粒度的增加和酸值升高?？谷加臀廴绢w粒度增加，極易造成伺服閥卡澀，同時(shí)，使閥芯的磨損，泄漏增加。抗燃油酸值的升高，對(duì)伺服閥部件產(chǎn)生腐蝕作用，特別是對(duì)伺服閥閥芯及閥套銳邊的腐蝕，這是使伺服閥泄漏增加的主要原因。為此，EH油系統(tǒng)要設(shè)計(jì)合理，在系統(tǒng)中安裝在線運(yùn)行的再生裝置并保持連續(xù)運(yùn)行；定期化驗(yàn)油質(zhì)，同時(shí)加強(qiáng)油液進(jìn)貨渠道管理；補(bǔ)油時(shí)要使用專用的濾油設(shè)備；另外當(dāng)油質(zhì)劣化時(shí)及時(shí)加裝臨時(shí)濾油機(jī)濾油，油質(zhì)不合格時(shí)，禁止機(jī)組啟動(dòng)。

4.2加強(qiáng)對(duì)伺服閥的管理

伺服閥在工作一定時(shí)間后，要定期利用專用試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，普通的沖洗臺(tái)盡管也可以沖洗堵塞的伺服閥，但不能對(duì)伺服閥的性能進(jìn)行定量的分析，不能判斷伺服閥的性能指標(biāo)是否能滿足運(yùn)行要求，也不能解決伺服閥的其它故障，通過專用的試驗(yàn)設(shè)備對(duì)伺服閥的性能參數(shù)的調(diào)整及清洗，使伺服閥始終處于最佳工作狀態(tài)，防止伺服閥突發(fā)事故，不但可以延長(zhǎng)伺服閥的使用壽命，還可防患于未然。

4.3保證良好的工作環(huán)境

伺服閥長(zhǎng)期在高溫下工作，對(duì)力矩馬達(dá)的工作特性有較大影響，直接影響伺服閥的特性。定期對(duì)伺服閥工作環(huán)境進(jìn)行檢查，尤其對(duì)伺服閥及其周圍高溫管道進(jìn)行測(cè)溫檢查，發(fā)現(xiàn)超溫時(shí)及時(shí)進(jìn)行整改。

4.4定期清洗或更換電液伺服閥內(nèi)濾油器

電液伺服閥濾油器上包裹著一層比較均勻的褐色物質(zhì)，造成伺服閥粘結(jié)卡住，致使閥門關(guān)閉。采取清洗或更換伺服閥濾油器的辦法，這樣既經(jīng)濟(jì)，又能保證質(zhì)量，不會(huì)改變伺服閥的工作特性。

4.5進(jìn)行閥門活動(dòng)試驗(yàn)

在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)前，必須進(jìn)行閥門活動(dòng)試驗(yàn)；機(jī)組運(yùn)行過程中，定期進(jìn)行閥門帶負(fù)荷試驗(yàn)。

4.6保證EH油系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行

加強(qiáng)對(duì)EH油系統(tǒng)檢查維護(hù)，保證EH油各項(xiàng)參數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)。

綜上所述，大型汽輪發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)電液伺服閥一般具有工作穩(wěn)定可靠，調(diào)節(jié)特性好，維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，但它對(duì)加工制造、裝配工藝的要求很高，同時(shí)對(duì)汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)和油質(zhì)的要求也很高。只要掌握電液伺服閥的特性，了解它的故障原因和規(guī)律，盡早采取預(yù)防措施，就可以把它故障所造成的損失與影響減少到最小。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖增宏，徐豐.汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2003.

[2]葛秀杰，程建軍，鄭曉舟.電廠用電液伺服閥常見問題及對(duì)策[J].沈陽(yáng)電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2004.（02）：11-13.

[3]姚珺，邊小君.DEH控制系統(tǒng)的日常維護(hù)與檢修技術(shù)[J].東北電力技術(shù)，2005.（10）：39-41.

作者簡(jiǎn)介：

朱威，男，寧夏青銅峽人，助理工程師，2008年07月畢業(yè)于華北電力大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)在大唐彬長(zhǎng)發(fā)電有限責(zé)任公司從工作。