630MW汽輪機電液伺服閥運行中故障分析與處理

摘 要：DEH是汽輪機的數字化電液調節系統，是汽輪機組的心臟和大腦，它的作用就是控制汽輪機的啟動，升速，帶負荷，負荷調節，保證汽輪機組的安全穩定運行。現代大機組廣泛采用數字電液調節系統（DEH），提高了汽輪機運行的可靠性和經濟性。電液伺服閥是機組DEH系統關鍵部件，其工作的可靠性將直接影響到機組的安全穩定運行。通過對DEH系統的研究以及多年運行經驗，發現DEH系統中的許多故障均與電液伺服閥的工作狀況有關。

關鍵詞：汽輪機；電液伺服閥；故障分析與處理

前言

DEH系統中的電液伺服閥種類較多，按液壓前置級的結構形式 ，可分為單噴嘴擋板式 、雙噴嘴擋板式 、滑閥式 、射流管式和偏轉板射流式 。噴嘴擋板式以MOOG、SF系列為代表，射流管式以美國ABEX425系列為代表。大唐彬長發電有限責任公司采用東方汽輪機廠的汽輪機調節保安系統，此種保安系統已經應用到多臺大容量機組，有長時間的運行經驗，電液伺服閥采用的是一個由扭矩馬達、兩級液壓放大及機械反饋所組成的雙噴嘴式伺服閥。伺服閥的第一級液壓放大是雙噴嘴擋板系統，第二級放大是滑閥系統。

1.雙噴嘴式電液伺服閥的結構和工作原理

1.1 結構

雙噴嘴式電液伺服閥主要由控制線圈、永久磁鋼、可動銜鐵、彈簧管、擋板、噴嘴、斷流 滑閥、反饋桿、固定節流孔、濾油器、外殼等主要零部件組成，這種力反饋式電液轉換器一般具有線性度好、工作穩定、動態性能優良等優點。如結構如圖1所示：

1.2 工作原理

在扭矩馬達中，左右兩塊永久磁鐵形成兩個磁極，可動銜鐵和擋油板在彈簧管支撐下置于其中。高壓油進入轉換器后分成兩股油路：一路經過濾油器到左右端的固定節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。在穩態工況下，兩側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，遮斷了進出執行機構油動 機的油口；另一路高壓油就作為移動油動機活塞的動力油，由斷流滑閥控制。當DEH送來的電氣信號（即閥位信號）輸入控制線圈、在永久磁鋼磁場的作用下，產生了 偏轉扭矩，使可動銜鐵帶動彈簧管及擋板偏轉，改變了噴嘴與擋板之間的間隙。間隙減小的 一側油壓升高，間隙增大的一側油壓降低。在此壓差的作用下，斷流滑閥移動，打開了油動機通高壓油及回油的兩個控制口，使油動機活塞移動，控制調節閥的開度。 當可動銜鐵、彈簧管及擋板偏轉時，彈簧管發生彈性變形，反饋桿發生撓曲。待斷流滑閥在兩端油壓差作用下產生位移時，就使反饋簧片產生反作用力矩，它與彈簧管、可動銜鐵吸動力等的反力矩一起，與輸入電流產生的主動力矩相比較，直到總力矩的代數和等于零，即油動機達到一個新的平衡位置，這一位置與輸入的電流量△I成正比，此時可動銜鐵和擋油板及滑閥均回復到中間位置。一個調節過程結束，油動機便也穩定在新的開度。當輸入信號極性相反時，滑閥位移方向也隨之相反。

2.電液伺服閥的主要優點

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

二是電液轉換器在噴嘴擋板前置級液壓放大器的回油路上，加裝了節流孔，使噴嘴擴散 的噴油具有背壓，不會產生渦流及汽蝕現象，從而提高了擋板運動的穩定性。

3.電液伺服閥的常見故障

大唐彬長發電有限責任公司投產至今，電液伺服閥發生過如伺服閥卡澀、伺服閥振動等故障，在運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電插頭焊點脫焊；③線圈霉斷或內引線斷落（或短路）；④進油或回油未接通，或進、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閥控制級堵塞；③閥芯被臟物或銹塊卡住。

（3）閥反應遲鈍、響應降低、零偏增大。其原因可能為以下狀況中的一種或多種：①系統供油壓力低；②閥內部油液太臟；③調零機械或力矩馬達（力馬達）部分零組件松動。

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

（5）系統出現抖動或振動（頻率較高）。其原因可能為以下狀況中的一種或多種：①系統開環增益太大；②油液太臟或油液混入大量空氣；③系統接地干擾；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閥控制級時堵時通。

（6）系統變慢（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系統極限環振蕩；③執行機構摩擦大；④閥零位不穩（閥內部鏍釘或機構松動，或外調零機構未鎖緊，或控制級中有污物）；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加強油質管理

EH油（磷酸酯抗燃油）是一種人工合成的物質，在使用過程中極易劣化，主要表現為污染顆粒度的增加和酸值升高。抗燃油污染顆粒度增加，極易造成伺服閥卡澀，同時，使閥芯的磨損，泄漏增加。抗燃油酸值的升高，對伺服閥部件產生腐蝕作用，特別是對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油系統要設計合理，在系統中安裝在線運行的再生裝置并保持連續運行；定期化驗油質，同時加強油液進貨渠道管理；補油時要使用專用的濾油設備；另外當油質劣化時及時加裝臨時濾油機濾油，油質不合格時，禁止機組啟動。

4.2加強對伺服閥的管理

伺服閥在工作一定時間后，要定期利用專用試驗設備進行檢測，普通的沖洗臺盡管也可以沖洗堵塞的伺服閥，但不能對伺服閥的性能進行定量的分析，不能判斷伺服閥的性能指標是否能滿足運行要求，也不能解決伺服閥的其它故障，通過專用的試驗設備對伺服閥的性能參數的調整及清洗，使伺服閥始終處于最佳工作狀態，防止伺服閥突發事故，不但可以延長伺服閥的使用壽命，還可防患于未然。

4.3保證良好的工作環境

伺服閥長期在高溫下工作，對力矩馬達的工作特性有較大影響，直接影響伺服閥的特性。定期對伺服閥工作環境進行檢查，尤其對伺服閥及其周圍高溫管道進行測溫檢查，發現超溫時及時進行整改。

4.4定期清洗或更換電液伺服閥內濾油器

電液伺服閥濾油器上包裹著一層比較均勻的褐色物質，造成伺服閥粘結卡住，致使閥門關閉。采取清洗或更換伺服閥濾油器的辦法，這樣既經濟，又能保證質量，不會改變伺服閥的工作特性。

4.5進行閥門活動試驗

在機組冷態啟動前，必須進行閥門活動試驗；機組運行過程中，定期進行閥門帶負荷試驗。

4.6保證EH油系統安全穩定運行

加強對EH油系統檢查維護，保證EH油各項參數在規定范圍內。

綜上所述，大型汽輪發電機組汽輪機電液伺服閥一般具有工作穩定可靠，調節特性好，維護量小等優點，但它對加工制造、裝配工藝的要求很高，同時對汽輪機電液調節系統和油質的要求也很高。只要掌握電液伺服閥的特性，了解它的故障原因和規律，盡早采取預防措施，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：

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作者簡介：

朱威，男，寧夏青銅峽人，助理工程師，2008年07月畢業于華北電力大學自動化專業，現在大唐彬長發電有限責任公司從工作。