自容式執(zhí)行器在電廠25 MW機(jī)組上的應(yīng)用

朱永波

（大慶石化公司熱電廠，黑龍江大慶163714）

自容式執(zhí)行器在電廠25 MW機(jī)組上的應(yīng)用

朱永波

（大慶石化公司熱電廠，黑龍江大慶163714）

闡述了自容式執(zhí)行器在某熱電廠25 MW汽輪機(jī)的應(yīng)用情況。分析了自容式執(zhí)行器的電器控制原理及調(diào)試過程，并結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況說明了自容式執(zhí)行器的常見故障和相應(yīng)的處理措施。

自容式執(zhí)行器；執(zhí)行機(jī)構(gòu)；油站；控制系統(tǒng)

電廠中的自容式液壓執(zhí)行器在整個(gè)DEH控制系統(tǒng)中是一套獨(dú)立的系統(tǒng)，它通過油泵、蓄能器、電磁閥、機(jī)械杠桿、凸輪、彈簧等機(jī)械連接，接收來自控制系統(tǒng)DPU的指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽和抽汽流量的控制。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率、汽壓等最終目標(biāo)的控制。執(zhí)行器主要由油站和執(zhí)行機(jī)構(gòu)2個(gè)部分組成［1］。

1 油站的組成部件及工作原理

（1）油站的組成部件

自容式執(zhí)行器油站主要功能是向整個(gè)系統(tǒng)提供合格的動(dòng)力油。它主要包括:油箱、三向交流電機(jī)、蓄能器、齒輪泵、吸油濾油器、泵吸油口低壓球閥、泵出口高壓濾油器、板式單向閥、電磁換向閥、截止閥、壓力變送器、冷卻器、冷卻水用球閥、回油濾油器、磁性過濾器、排污閥等設(shè)備。

（2）油站的工作原理

齒輪泵啟動(dòng)后（最大流量為7 L/min），經(jīng)過吸油濾油器從油箱中吸入抗磨油。從齒輪泵出來后的壓力油，經(jīng)過油站出口組件（截止閥、單向閥、濾油器、溢流閥）一路進(jìn)入蓄能器，即向蓄能器充油；另一路進(jìn)入和該蓄能器相連的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中［2］。

在充油過程中，系統(tǒng)流量會(huì)逐漸減少，油壓開始緩慢升高。當(dāng)油壓升到系統(tǒng)工作壓力的高限時(shí)（16 MPa），電磁換向閥通電使齒輪泵出口連通油箱，齒輪泵進(jìn)入空載運(yùn)行狀態(tài)，供油由蓄能器完成。

在只有蓄能器供油的工作狀態(tài)中，蓄能器油壓逐漸消耗。當(dāng)油壓降到系統(tǒng)工作壓力低限時(shí)（12 MPa），電磁換向閥失電使齒輪泵出口與蓄能器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)連通，再次進(jìn)入充油過程。

系統(tǒng)工作油壓在12～16 MPa，這不是油壓在波動(dòng)，而是重復(fù)充油的正常現(xiàn)像。

電磁換向閥失電充油，是為了保證在電磁閥斷電等故障情況下，系統(tǒng)供油不間斷。

齒輪泵間段性進(jìn)入空載運(yùn)行狀態(tài)，是為節(jié)能及增強(qiáng)電機(jī)齒輪泵的使用壽命考慮的。

2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成部件及工作原理

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是自容式執(zhí)行器系統(tǒng)中的重要部件，不同系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)量不同，但是結(jié)構(gòu)相同:純凝機(jī)組配1個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，單抽機(jī)組配2個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，雙抽機(jī)組配3執(zhí)行機(jī)構(gòu)。3#機(jī)組是背壓式機(jī)組，機(jī)組配了1個(gè)油動(dòng)機(jī)。

（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成部件

執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括:背壓單向閥、伺服閥、液控單向閥、電磁換向閥、插裝閥、油缸、位移傳感器。

（2）工作原理

執(zhí)行機(jī)構(gòu)為雙側(cè)進(jìn)油油缸。其活塞上行，由上下腔推力差驅(qū)動(dòng)；而活塞下行，是將下腔液壓油排出，靠上腔推力驅(qū)動(dòng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)可控制在任意的位置上。

DEH控制系統(tǒng)給定調(diào)閥開大或者關(guān)小的指令，此指令作用在伺服閥上并使其動(dòng)作后，高壓油便經(jīng)伺服閥進(jìn)入油缸活塞下腔，活塞下腔油壓作用面積大于上腔，克服上腔壓力，活塞向上移動(dòng)，并帶動(dòng)調(diào)節(jié)汽閥相應(yīng)動(dòng)作，或者使活塞下腔的壓力油通過伺服閥排出，在上腔壓力作用下，使活塞下行，并帶動(dòng)調(diào)節(jié)汽閥相應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)油動(dòng)機(jī)活塞移動(dòng)時(shí)，裝在油動(dòng)機(jī)上的2個(gè)線性位移傳感器同時(shí)被帶動(dòng)，并將油動(dòng)機(jī)活塞的機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)，作為負(fù)反饋送入DEH并與前面的DEH指令相比較，直至其運(yùn)算結(jié)果為零，即作用在伺服閥上的指令為零后，伺服閥的主閥便回到中間位置，切斷油動(dòng)機(jī)下腔與高壓油或回油的通道，此時(shí)調(diào)閥便停止移動(dòng)，停留在一個(gè)新的工作位置。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)上裝有卸荷閥。當(dāng)汽輪機(jī)出現(xiàn)故障需要停機(jī)或快速關(guān)閉時(shí)，OPC電磁閥動(dòng)作使卸荷閥打開，分2種情況:①活塞上行關(guān)調(diào)門的組合:壓力油快速充入油缸活塞下腔，克服上腔壓力，調(diào)節(jié)閥門被快速關(guān)閉；②活塞下行關(guān)調(diào)門的組合:快速卸去油缸活塞下腔油，在上腔壓力作用下，調(diào)節(jié)閥門被快速地關(guān)閉。

3 自容式執(zhí)行器電氣控制原理

自容式執(zhí)行器電氣接線原理見圖1。

圖1 自容式執(zhí)行器接線原理

（1）KM1.1、KM1.2表示觸發(fā)器KM1的2副接點(diǎn)，KM1.1在啟動(dòng)運(yùn)行后保持電機(jī)通電運(yùn)行，KM1.2為監(jiān)視電機(jī)運(yùn)行的一副觸點(diǎn)。

（2）KA.1表示繼電器KA的一副接點(diǎn)。KB.1、KC.1、KD.1同；此類繼電器設(shè)計(jì)在DEH機(jī)柜中。KA，KC為遠(yuǎn)程啟動(dòng)泵，KB，KD為遠(yuǎn)程停止泵。

（3）雙泵聯(lián)鎖，當(dāng)主泵故障或斷電后，副泵啟動(dòng)；當(dāng)泵站油源壓力低于10 MPa時(shí)，副泵啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)雙泵運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)雙泵同時(shí)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，需人為切換主、輔泵，并檢修故障泵。

（4）雙泵互為備用，為保證泵站連續(xù)可靠運(yùn)行，建議1個(gè)月切換1次油泵，切換方法是先啟后停。

（5）M1與M2電源分別采用兩路不同母線380 V電源供電。

（6）Y1Q、Y2Q為電源監(jiān)視繼電器。

（7）BP1、BP2為旋轉(zhuǎn)開關(guān)，切換就地手動(dòng)及遠(yuǎn)程控制，并觸發(fā)遠(yuǎn)程指示信號(hào)。

4 自容式執(zhí)行器調(diào)試

（1）調(diào)試前應(yīng)具備的條件

①液壓部件復(fù)裝及蓄能器充氮結(jié)束；油泵工作正常，無異常噪音和振動(dòng)。

②壓力開關(guān)和壓力變送器等儀表校驗(yàn)合格并復(fù)裝上。

③所有接線完畢，各電氣及熱工回路功能正常。

④油箱油溫控制在25～57℃

⑤透平油保安系統(tǒng)正常工作

（2）耐壓試驗(yàn)

全開溢流閥。啟動(dòng)1泵，逐漸旋緊溢流閥，將系統(tǒng)壓力調(diào)至17 MPa，檢查系統(tǒng)泄漏情況。10 min后，繼續(xù)旋緊溢流閥，將系統(tǒng)壓力調(diào)至20 MPa，保壓3 min，檢查系統(tǒng)所有各部件接口和焊口處，不應(yīng)有滲漏、變形。

（3）溢流閥的整定

耐壓試驗(yàn)結(jié)束后，調(diào)整溢流閥，將系統(tǒng)壓力由20 MPa調(diào)下至18±0.5 MPa，并鎖緊安全閥。

（4）聯(lián)鎖試驗(yàn)

①油泵聯(lián)鎖。將備用油泵的手動(dòng)自動(dòng)切換按鈕置于自動(dòng)狀態(tài):人為給主泵斷電，輔泵自動(dòng)啟動(dòng)，試驗(yàn)成功，回復(fù)；打開截止閥，系統(tǒng)油壓降低至10 MPa以下，備用泵啟動(dòng)。主泵、輔泵切換，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。

②系統(tǒng)油壓低停機(jī)保護(hù)。打開截止閥，系統(tǒng)油壓下降。當(dāng)壓力降到5 MPa時(shí)，DEH開出打閘信號(hào)。

（5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)試驗(yàn)

①執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作試驗(yàn)。掛閘后，通過維修開關(guān)，給出閥位指令，使閥門在油動(dòng)機(jī)的驅(qū)使下在上下極限位置間運(yùn)動(dòng)，此時(shí)記錄閥門的最大行程并應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)觀察閥門是否能靈活運(yùn)動(dòng)，無卡澀、爬行等現(xiàn)象。當(dāng)LVDT已裝上但還沒調(diào)整好時(shí)，應(yīng)注意不被碰傷。

②LVDT調(diào)整。當(dāng)調(diào)門處于全關(guān)位置時(shí)，固定好LVDT外殼，并使LVDT芯桿的零位環(huán)線對(duì)準(zhǔn)外殼的端面，此時(shí)連接好芯桿并鎖緊螺母。當(dāng)調(diào)門處于全開位置時(shí)，LVDT芯桿上的另1根環(huán)線不應(yīng)超出外殼端面。

③OPC電磁閥試驗(yàn)。OPC電磁閥通電時(shí)，調(diào)門快速關(guān)閉。

（6）快關(guān)時(shí)間測定

將執(zhí)行機(jī)構(gòu)LVDT信號(hào)（或行程開關(guān)信號(hào)）接入光線錄波器（或其它合適的錄波儀），并將手動(dòng)打閘信號(hào)接入光線錄波器作為快關(guān)的開始時(shí)間。開啟閥門至全打開位置。調(diào)整光線錄波器，將記錄速度放在100 mm/s上，記錄精度為±0.01 s。手動(dòng)打閘后記錄下閥門的關(guān)閉時(shí)間。

5 自容式執(zhí)行器低壓部套的組成

自容式執(zhí)行器的低壓部套包括:壓力開關(guān)組件1套、關(guān)主汽門電磁閥組1套、主汽門活動(dòng)試驗(yàn)電磁閥組件1套。所有部套總成在一起，出廠時(shí)連接好內(nèi)部管路，并配有相應(yīng)的安裝支架?，F(xiàn)場安裝時(shí)通過支架固定在汽機(jī)平臺(tái)的適當(dāng)位置［3～5］。

（1）關(guān)主汽門電磁閥組件

關(guān)主汽門電磁閥組件的作用是機(jī)組自動(dòng)掛閘，自動(dòng)開主汽門，完成主汽門嚴(yán)密性試驗(yàn)。

該集成塊由電磁閥1YV、2YV、單向插裝閥、節(jié)流孔以及壓力表等元件組成，配沖洗板。

控制主汽門關(guān)閉或開啟，電磁閥1YV，2YV同時(shí)帶電，使主汽門上腔進(jìn)油，下腔排油，主汽門活塞下移關(guān)閉啟動(dòng)油的泄油口，安全油建立；在使電磁閥1YV，2YV同時(shí)失電，啟動(dòng)油建立，使主汽門活塞上腔排油，下腔進(jìn)油，機(jī)組掛閘完成，主汽門開啟。

當(dāng)安全油泄荷，通過插裝閥，啟動(dòng)閥迅速泄荷，主汽門在彈簧作用下迅速關(guān)閉。

（2）主汽門活動(dòng)試驗(yàn)電磁閥組件

主汽門活動(dòng)試驗(yàn)電磁閥組件的作用是完成自動(dòng)主汽門活動(dòng)試驗(yàn)。

本集成塊由電磁閥3YV、節(jié)流孔以及壓力表等元件組成，配沖洗板。

當(dāng)做主汽門活動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，操作試驗(yàn)按鈕，使電磁閥帶電，壓力油通過節(jié)流孔通入主汽門上腔，試驗(yàn)活塞壓動(dòng)主汽門活塞下移到試驗(yàn)位置，試驗(yàn)完成。電磁閥失電，主汽門回復(fù)原位。

（3）壓力開關(guān)組件

判斷安全油是否建立，以判斷機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)；若在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，安全油消失則DEH會(huì)開出打閘信號(hào)給自容式執(zhí)行器，關(guān)閉各個(gè)調(diào)門。

壓力開關(guān)的整定:3個(gè)安全油壓力開關(guān)的整定值為0.5±0.05 MPa。

6 自容式執(zhí)行器常見故障分析

（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞無法上行（不含閥桿卡澀）

原因?yàn)轵?qū)動(dòng)活塞上行的力不夠，即進(jìn)入活塞下腔的油壓不夠，排除管路的泄漏堵塞后，主要從相關(guān)元件泄漏堵塞入手［6～10］。

①觀察系統(tǒng)油壓是否足夠驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu):正常工作時(shí)油壓應(yīng)在12～16 MPa范圍內(nèi)，若不在此范圍，先檢查油系統(tǒng)是否有泄漏等故障，使系統(tǒng)油壓回復(fù)到正常。

②檢查伺服閥閥芯位置，判斷是否出現(xiàn)卡澀:若閥芯位置是向活塞下腔供油的方向，并且活動(dòng)正常，排出伺服閥故障，否則仔細(xì)檢查伺服閥及控制指令的輸出，條件允許可更換伺服閥試試。

③若伺服閥問題排出，檢查液控單向閥是否卡死堵死。

④檢查活塞上下腔是否串油。

（2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞無法下行

直接原因?yàn)椋?qū)動(dòng)活塞下行的力不夠，即活塞下腔的排油不暢，排除管路的泄漏堵塞后，主要從相關(guān)元件泄漏堵塞入手。

①觀察系統(tǒng)油壓是否足夠驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu):正常工作時(shí)油壓應(yīng)該在12～16 MPa范圍內(nèi)，若不在此范圍，先檢查油系統(tǒng)是否有泄漏等故障，使系統(tǒng)油壓回復(fù)到正常。

②檢查伺服閥閥芯位置，判斷是否出現(xiàn)卡澀:若閥芯位置是在向活塞下腔排油的方向，并且活動(dòng)正常，排出伺服閥故障，否則仔細(xì)檢查伺服閥及控制指令的輸出，條件允許可更換伺服閥試試。

③若伺服閥問題排出，檢查液控單向閥是否卡死堵死。

④回油單向閥是否卡死堵死。

⑤插裝泄荷閥是否泄漏過大。

⑥檢查活塞上下腔是否串油。

（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)晃動(dòng)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)晃動(dòng)時(shí)，首先拔下伺服閥插頭，用伺服閥測試儀給伺服閥加上正負(fù)10 mA電流，觀察油動(dòng)機(jī)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)是否有振動(dòng)，如有振動(dòng)需更換伺服閥。如果不振動(dòng)，則要檢查位移傳感器。正常運(yùn)行時(shí)，允許執(zhí)行機(jī)構(gòu)有幅值小于±0.5 mm的低頻晃動(dòng)。

7 結(jié)束語

該熱電廠于2010年對(duì)1#、2#、3#機(jī)相繼進(jìn)行DEH控制系統(tǒng)改造，改造完成后3臺(tái)機(jī)組的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的都是自容式執(zhí)行器，多年的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，自容式執(zhí)行器控制精準(zhǔn)，定位準(zhǔn)確，故障率低，人員維護(hù)量小，為裝置的長周期運(yùn)行提供了可靠保證，取得了良好的改造效果。

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Application of self-contained actuators in 25 MW power generator unit

Zhu Yongbo
（Thermal Power Plant of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

This paper illustrated the application situation of the self-contained actuators in a thermal power plant，analyzed the electrical control principle and testing process of self-contained actuators，and explained the common faults and relevant treatment measures of the self-contained actuators combined with the actual operation situation.

self-contained actuator；oil station；control system

TK263.7

B

1671-4962（2017）02-0037-04

2017-02-11

朱永波，男，工程師，2010年畢業(yè)于東北石油大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)從事工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化管理工作。