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國(guó)產(chǎn)200MW機(jī)組電液伺服閥故障的原因分析與處理
摘 要：隨著自動(dòng)化程度的提高，汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用，EH油系統(tǒng)作為汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)的重要組成部分，它的故障嚴(yán)重危及汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。電液伺服閥是EH油系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重要部件，分析伺服閥故障原因及處理是一項(xiàng)很重要的工作。
關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);電液伺服閥;抗燃油;油質(zhì)
1、概述
富拉爾基發(fā)電廠總裝機(jī)容量為1200MW，為6臺(tái)哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N200—130—535/535型汽輪機(jī)。6臺(tái)機(jī)組經(jīng)過(guò)改造，設(shè)備選用上海新華控制工程有限公司生產(chǎn)的DEH—ⅢA型純電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。改造后，6臺(tái)機(jī)組經(jīng)過(guò)多次啟停機(jī)及長(zhǎng)周期運(yùn)行考驗(yàn)，使用情況良好。但在使用中也暴露了一些問題，特別是電液伺服閥經(jīng)常出現(xiàn)故障，現(xiàn)概括如下，以便大家探討和改進(jìn)完善。
2、電液伺服閥的結(jié)構(gòu)和工作原理
電液伺服閥是由控制線圈、永久磁鋼、可動(dòng)銜鐵、彈簧管、擋板、噴嘴、斷流滑閥、反饋桿、零點(diǎn)調(diào)整鈕、固定節(jié)流孔、濾油器、外殼等主要零件組成。
電液伺服閥的工作原理是一個(gè)力矩馬達(dá)和兩級(jí)液壓放大反饋系統(tǒng)所組成。第一級(jí)液壓放大是雙噴嘴和擋板系統(tǒng);第二級(jí)放大是滑閥系統(tǒng)。
當(dāng)電調(diào)裝置來(lái)的電流進(jìn)入控制線圈時(shí)，在永久磁鋼的作用下產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)扭矩，使銜鐵旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)擋板，改變噴嘴與擋板間隙，從而產(chǎn)生油壓差，使油缸活塞移動(dòng)，輸出位移量來(lái)操縱調(diào)節(jié)汽閥的開度。為了增加調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在伺服閥中設(shè)置了反饋彈簧。另外，在伺服閥調(diào)整時(shí)有一定的機(jī)械零偏，以便在運(yùn)行中突然發(fā)生斷電或失去電信號(hào)時(shí)，借機(jī)械力量，最后使滑閥偏移一側(cè)，使汽閥關(guān)閉。
3、具體問題的提出
華電富拉爾基發(fā)電廠汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作介質(zhì)是高壓抗燃油，化學(xué)名稱為三芳基磷酸酯，簡(jiǎn)稱EH。每臺(tái)機(jī)組高壓調(diào)節(jié)汽門、中壓調(diào)節(jié)汽門各4個(gè)，共配用了8個(gè)電液伺服閥。
2010年5月份，#3機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，#1高壓調(diào)速汽門突然關(guān)閉，造成機(jī)組負(fù)荷的波動(dòng)。2010年12月份，#6機(jī)#3中壓調(diào)速汽門也突然關(guān)閉。這兩次情況經(jīng)運(yùn)行、檢修人員及時(shí)處理，均未造成較大影響。這幾年其它機(jī)組也相繼發(fā)生過(guò)類似現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的跟蹤分析發(fā)現(xiàn)多數(shù)情況都是電液伺服閥卡、堵造成的。
4、故障原因分析
針對(duì)我廠閥門關(guān)閉故障現(xiàn)象，作了大量檢查分析
4.1、控制部分故障
4.1.1、DEH控制系統(tǒng)軟件故障
該類故障包括軟件突然出錯(cuò)，閥門特征參數(shù)發(fā)生了變化，可調(diào)參數(shù)被修改，軟件帶有病毒，系統(tǒng)某個(gè)環(huán)節(jié)通信突然中斷等。不過(guò)DEH系統(tǒng)信息量并不大，操作量不多，軟件設(shè)計(jì)比較科學(xué)，加上管理嚴(yán)格，發(fā)生DEH系統(tǒng)軟件故障的可能性極小。
4.1.2、DEH控制系統(tǒng)硬件故障
比如工作/備用閥門故障，輸入/輸出接口模塊故障，控制、反饋信號(hào)回路短路、斷線、接觸不良等等。由于硬件設(shè)計(jì)較科學(xué)，只要運(yùn)行，維護(hù)檢查措施到位，發(fā)生硬件故障的可能性也不大。
4.2、電液伺服閥本身故障
電液伺服閥本身故障是指伺服閥控制短路或斷線。零部件腐蝕、密封件損壞造成泄露，濾油器堵塞造成油流不暢等。
造成伺服閥本身故障的原因較多，如抗燃油油質(zhì)不合格，抗燃油油溫過(guò)高，其顆粒度、酸性等指標(biāo)超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)等，都會(huì)使電液伺服閥工作不正常。
導(dǎo)致抗燃油油質(zhì)下降的原因有：
4.2.、1油中大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入
檢修過(guò)程中，結(jié)合件、零部件未清洗干凈，檢修環(huán)境不清潔，密封件老化脫落，EH油對(duì)油箱、管道內(nèi)壁上有機(jī)物的溶解和剝離，EH油泵、冷卻泵、濾油泵及部件金屬間摩擦所產(chǎn)生的金屬碎屑進(jìn)入EH油中。
4.2.2、抗燃油水解和酸性腐蝕
EH油是一種磷酸脂，和其它脂類一樣都能水解，磷酸脂水解后會(huì)生成磷酸根和醇類。所產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物又進(jìn)一步水解，促進(jìn)敏感部件的腐蝕，而且三芳基磷酸脂對(duì)周圍環(huán)境中的潮氣吸附能力特別強(qiáng)，在北方夏季連續(xù)的陰雨天氣里，可能會(huì)使EH油中含水量增大，使水中的酸性指標(biāo)增加，導(dǎo)電率增大。酸值一般規(guī)定在0.5mgkoH/g以下，當(dāng)酸值超過(guò)0.1mgkoH/g時(shí)就必須及時(shí)檢查維護(hù)。酸值超標(biāo)，導(dǎo)電率增大，就會(huì)引起電液伺服閥受到不同程度的腐蝕，在滑閥凸肩、噴嘴及節(jié)流孔處腐蝕尤為嚴(yán)重。另外，抗燃油油溫過(guò)高會(huì)加劇電化學(xué)腐蝕。
4.2.3、抗燃油油溫過(guò)高
高壓抗燃油正常工作溫度為20～60℃，當(dāng)EH油長(zhǎng)期在高溫上限左右工作時(shí)，會(huì)發(fā)生高溫氧化和裂變，局部過(guò)熱就可能發(fā)生熱裂變，導(dǎo)致酸值增加或產(chǎn)生沉淀，增加顆粒污染。溫度升高還會(huì)使油的電阻率降低，對(duì)電液伺服閥閥口的電化學(xué)腐蝕加劇，使密封件加速老化。
導(dǎo)致抗燃油油溫過(guò)高的原因有：
(1)系統(tǒng)壓力調(diào)整過(guò)高，機(jī)械損耗過(guò)大。系統(tǒng)離熱源太近，管路安裝所經(jīng)過(guò)部位環(huán)境溫度過(guò)高。
(2)有壓回油單向閥漏流，系統(tǒng)溢流閥調(diào)整值過(guò)低。系統(tǒng)溢流閥調(diào)整值一般應(yīng)高于泵出口2.5～3.0MPa。如出現(xiàn)此類情況，將使高壓油直接流回油箱，使油箱內(nèi)油溫升高。
(3)伺服閥熱工偏值設(shè)定不準(zhǔn)，造成伺服閥漏流。
(4)濾網(wǎng)、冷油器堵或冷卻水水溫過(guò)高，循環(huán)不暢。
如我廠#6機(jī)組EH油冷卻水有兩套水源。一套為生活水，一套為穩(wěn)壓水箱來(lái)水，做為備用水源。運(yùn)行期間EH油溫經(jīng)常偏高，經(jīng)分析檢查發(fā)現(xiàn)，生活水水溫過(guò)高，后來(lái)在#6機(jī)小修期間將生活水改為深井水。冷卻水溫度降低了，EH油溫也降低了。
(5)卸荷閥卡澀或安全油壓過(guò)低
當(dāng)油動(dòng)機(jī)上卸荷閥發(fā)生卡澀時(shí)就會(huì)造成卸荷閥漏流。漏流較大時(shí)，油動(dòng)機(jī)不能正常開啟。漏流較小時(shí)，回油溫度就會(huì)升高。當(dāng)安全油壓降低時(shí)，會(huì)使一個(gè)或幾個(gè)卸荷閥關(guān)閉不嚴(yán)造成油動(dòng)機(jī)內(nèi)漏，使回油溫升高。
綜上所述，可以認(rèn)為：高壓抗燃油油質(zhì)不合格，抗燃油溫過(guò)高及抗燃油水解，酸性腐蝕是造成伺服閥故障的主要原因，但也不能忽略其它原因的存在。
5、EH油系統(tǒng)日常維護(hù)和故障防范措施
針對(duì)抗燃油電液伺服閥故障發(fā)生的原因，我廠加強(qiáng)了抗燃油的日常維護(hù)、運(yùn)行管理和監(jiān)督。要保證EH油系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，就要加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的日常維護(hù)，包括系統(tǒng)的清潔、檢查、更換、EH油的更新等，主要工作如下：
(1)條件允許的情況下，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果，對(duì)不合格的抗燃油進(jìn)行置換，對(duì)管路、容器進(jìn)行吹掃、清洗。
根據(jù)上表可以看出#4、#6機(jī)抗燃油酸值偏高，#5機(jī)抗燃油酸值已超過(guò)規(guī)定值0.50mgkoH/g，必須置換。
(2)搞好工作現(xiàn)場(chǎng)汽門、管路的保溫工作，特別是十米EH油管附近熱源，一定要做好保溫及防輻射熱工作。合理安排EH油管路，加強(qiáng)對(duì)抗燃油溫度的控制，使冷卻裝置能長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行，并能有效調(diào)節(jié)溫度。
(3)加強(qiáng)對(duì)抗燃油凈化裝置的運(yùn)行、管理和檢修改造工作，提高凈化裝置的凈化效率，定期更換硅藻土過(guò)濾器和系統(tǒng)中所有精密過(guò)濾器，必要時(shí)可以增加一套獨(dú)立的抗燃油再生裝置。
(4)定期對(duì)抗燃油進(jìn)行取樣，檢查和化驗(yàn)，加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督，不合格的油絕不能進(jìn)入EH油箱，不同廠家的EH油也不要混用，并及時(shí)進(jìn)行EH油的濾油工作，保證EH油的油質(zhì)，符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
(5)利用大、中、小修及臨時(shí)停機(jī)的機(jī)會(huì)，經(jīng)常對(duì)伺服閥進(jìn)行試驗(yàn)、清洗、檢查，對(duì)有問題的伺服閥必須及時(shí)處理。
6、結(jié)束語(yǔ)
只要掌握了電液伺服閥的特性，了解它的故障原因和規(guī)律，盡早采取預(yù)防措施，就可以把故障所造成的損失與影響減少到最小。
參考文獻(xiàn)：
[1]上海汽輪機(jī)廠汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié).北京：水利電力出版社.
[2]EH油系統(tǒng)常見故障分析及維護(hù).嵩嶼電廠.
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