630MW汽轮机电液伺服阀运行中故障分析与处理

摘 要：DEH是汽轮机的数字化电液调节系统，是汽轮机组的心脏和大脑，它的作用就是控制汽轮机的启动，升速，带负荷，负荷调节，保证汽轮机组的安全稳定运行。现代大机组广泛采用数字电液调节系统（DEH），提高了汽轮机运行的可靠性和经济性。电液伺服阀是机组DEH系统关键部件，其工作的可靠性将直接影响到机组的安全稳定运行。通过对DEH系统的研究以及多年运行经验，发现DEH系统中的许多故障均与电液伺服阀的工作状况有关。

关键词：汽轮机；电液伺服阀；故障分析与处理

前言

DEH系统中的电液伺服阀种类较多，按液压前置级的结构形式 ，可分为单喷嘴挡板式 、双喷嘴挡板式 、滑阀式 、射流管式和偏转板射流式 。喷嘴挡板式以MOOG、SF系列为代表，射流管式以美国ABEX425系列为代表。大唐彬长发电有限责任公司采用东方汽轮机厂的汽轮机调节保安系统，此种保安系统已经应用到多台大容量机组，有长时间的运行经验，电液伺服阀采用的是一个由扭矩马达、两级液压放大及机械反馈所组成的双喷嘴式伺服阀。伺服阀的第一级液压放大是双喷嘴挡板系统，第二级放大是滑阀系统。

1.双喷嘴式电液伺服阀的结构和工作原理

1.1 结构

双喷嘴式电液伺服阀主要由控制线圈、永久磁钢、可动衔铁、弹簧管、挡板、喷嘴、断流 滑阀、反馈杆、固定节流孔、滤油器、外壳等主要零部件组成，这种力反馈式电液转换器一般具有线性度好、工作稳定、动态性能优良等优点。如结构如图1所示：

1.2 工作原理

在扭矩马达中，左右两块永久磁铁形成两个磁极，可动衔铁和挡油板在弹簧管支撑下置于其中。高压油进入转换器后分成两股油路：一路经过滤油器到左右端的固定节流孔及断流滑阀两端的容室，然后从喷嘴与挡板 间的控制间隙中流出。在稳态工况下，两侧的喷嘴挡板间隙是相等的，因此排油面积也相等，作用在断流滑阀两端的油压也相等，使断流滑阀保持在中间位置，遮断了进出执行机构油动 机的油口；另一路高压油就作为移动油动机活塞的动力油，由断流滑阀控制。当DEH送来的电气信号（即阀位信号）输入控制线圈、在永久磁钢磁场的作用下，产生了 偏转扭矩，使可动衔铁带动弹簧管及挡板偏转，改变了喷嘴与挡板之间的间隙。间隙减小的 一侧油压升高，间隙增大的一侧油压降低。在此压差的作用下，断流滑阀移动，打开了油动机通高压油及回油的两个控制口，使油动机活塞移动，控制调节阀的开度。 当可动衔铁、弹簧管及挡板偏转时，弹簧管发生弹性变形，反馈杆发生挠曲。待断流滑阀在两端油压差作用下产生位移时，就使反馈簧片产生反作用力矩，它与弹簧管、可动衔铁吸动力等的反力矩一起，与输入电流产生的主动力矩相比较，直到总力矩的代数和等于零，即油动机达到一个新的平衡位置，这一位置与输入的电流量△I成正比，此时可动衔铁和挡油板及滑阀均回复到中间位置。一个调节过程结束，油动机便也稳定在新的开度。当输入信号极性相反时，滑阀位移方向也随之相反。

2.电液伺服阀的主要优点

一是采用弹簧管可以防止喷嘴排油进入电磁线圈部分，这就消除了油液污染电磁部分的可能性。

二是电液转换器在喷嘴挡板前置级液压放大器的回油路上，加装了节流孔，使喷嘴扩散 的喷油具有背压，不会产生涡流及汽蚀现象，从而提高了擋板运动的稳定性。

3.电液伺服阀的常见故障

大唐彬长发电有限责任公司投产至今，电液伺服阀发生过如伺服阀卡涩、伺服阀振动等故障，在运行中常见故障及原因有如下几类：

（1）阀不工作（无流量或无压力输出）。其原因可能为以下状况中的一种或多种：①外引线断落；②电插头焊点脱焊；③线圈霉断或内引线断落（或短路）；④进油或回油未接通，或进、回油口接反。

（2）阀输出流量或压力过大或不可控制。其原因可能为以下状况中的一种或多种：①阀安装座表面不平或底面密封圈未安装妥，使阀壳体变形，阀芯卡死；②阀控制级堵塞；③阀芯被脏物或锈块卡住。

（3）阀反应迟钝、响应降低、零偏增大。其原因可能为以下状况中的一种或多种：①系统供油压力低；②阀内部油液太脏；③调零机械或力矩马达（力马达）部分零组件松动。

（4）阀输出流量或压力（或执行机构速度）不能连续控制。其原因可能为以下状况中的一种或多种：①系统反馈断开；②系统出现正反馈；③系统的间隙、摩擦或其它非线性因素；④阀的分辩率变差、滞环增大；⑤油液太脏。

（5）系统出现抖动或振动（频率较高）。其原因可能为以下状况中的一种或多种：①系统开环增益太大；②油液太脏或油液混入大量空气；③系统接地干扰；④伺服放大器电源滤波不良；⑤伺服放大器噪声变大；⑥阀线圈绝缘变差；⑦阀外引线碰到地面；⑧电插头绝缘变差；⑨阀控制级时堵时通。

（6）系统变慢（频率较低）。其原因可能为以下状况中的一种或多种：①油液太脏；②系统极限环振荡；③执行机构摩擦大；④阀零位不稳（阀内部镙钉或机构松动，或外调零机构未锁紧，或控制级中有污物）；⑤阀分辩率变差。

（7）外部漏油。其原因可能为以下状况中的一种或多种：①安装座表面粗糙度过大；②安装座表面有污物；③底面密封圈未装妥或漏装；④底面密封圈破裂或老化；⑤弹簧管破裂。

4.采取的处理措施

4.1加强油质管理

EH油（磷酸酯抗燃油）是一种人工合成的物质，在使用过程中极易劣化，主要表现为污染颗粒度的增加和酸值升高。抗燃油污染颗粒度增加，极易造成伺服阀卡涩，同时，使阀芯的磨损，泄漏增加。抗燃油酸值的升高，对伺服阀部件产生腐蚀作用，特别是对伺服阀阀芯及阀套锐边的腐蚀，这是使伺服阀泄漏增加的主要原因。为此，EH油系统要设计合理，在系统中安装在线运行的再生装置并保持连续运行；定期化验油质，同时加强油液进货渠道管理；补油时要使用专用的滤油设备；另外当油质劣化时及时加装临时滤油机滤油，油质不合格时，禁止机组启动。

4.2加强对伺服阀的管理

伺服阀在工作一定时间后，要定期利用专用试验设备进行检测，普通的冲洗台尽管也可以冲洗堵塞的伺服阀，但不能对伺服阀的性能进行定量的分析，不能判断伺服阀的性能指标是否能满足运行要求，也不能解决伺服阀的其它故障，通过专用的试验设备对伺服阀的性能参数的调整及清洗，使伺服阀始终处于最佳工作状态，防止伺服阀突发事故，不但可以延长伺服阀的使用寿命，还可防患于未然。

4.3保证良好的工作环境

伺服阀长期在高温下工作，对力矩马达的工作特性有较大影响，直接影响伺服阀的特性。定期对伺服阀工作环境进行检查，尤其对伺服阀及其周围高温管道进行测温检查，发现超温时及时进行整改。

4.4定期清洗或更换电液伺服阀内滤油器

电液伺服阀滤油器上包裹着一层比较均匀的褐色物质，造成伺服阀粘结卡住，致使阀门关闭。采取清洗或更换伺服阀滤油器的办法，这样既经济，又能保证质量，不会改变伺服阀的工作特性。

4.5进行阀门活动试验

在机组冷态启动前，必须进行阀门活动试验；机组运行过程中，定期进行阀门带负荷试验。

4.6保证EH油系统安全稳定运行

加强对EH油系统检查维护，保证EH油各项参数在规定范围内。

综上所述，大型汽轮发电机组汽轮机电液伺服阀一般具有工作稳定可靠，调节特性好，维护量小等优点，但它对加工制造、装配工艺的要求很高，同时对汽轮机电液调节系统和油质的要求也很高。只要掌握电液伺服阀的特性，了解它的故障原因和规律，尽早采取预防措施，就可以把它故障所造成的损失与影响减少到最小。

参考文献：

[1]肖增宏，徐丰.汽轮机数字电液调节系统[M].北京：中国电力出版社，2003.

[2]葛秀杰，程建军，郑晓舟.电厂用电液伺服阀常见问题及对策[J].沈阳电力高等专科学校学报，2004.（02）：11-13.

[3]姚珺，边小君.DEH控制系统的日常维护与检修技术[J].东北电力技术，2005.（10）：39-41.

作者簡介：

朱威，男，宁夏青铜峡人，助理工程师，2008年07月毕业于华北电力大学自动化专业，现在大唐彬长发电有限责任公司从工作。