國產(chǎn)200MW機組電液伺服閥故障的原因分析與處理
摘 要：隨著(zhù)自動(dòng)化程度的提高，汽輪機數字電液控制系統已得到廣泛應用，EH油系統作為汽輪機數字電液控制系統的重要組成部分，它的故障嚴重危及汽輪機的安全運行。電液伺服閥是EH油系統中執行機構的重要部件，分析伺服閥故障原因及處理是一項很重要的工作。
關(guān)鍵詞：汽輪機;電液伺服閥;抗燃油;油質(zhì)
1、概述
富拉爾基發(fā)電廠(chǎng)總裝機容量為1200MW，為6臺哈爾濱汽輪機廠(chǎng)生產(chǎn)的N200—130—535/535型汽輪機。6臺機組經(jīng)過(guò)改造，設備選用上海新華控制工程有限公司生產(chǎn)的DEH—ⅢA型純電液調節系統。改造后，6臺機組經(jīng)過(guò)多次啟停機及長(cháng)周期運行考驗，使用情況良好。但在使用中也暴露了一些問(wèn)題，特別是電液伺服閥經(jīng)常出現故障，現概括如下，以便大家探討和改進(jìn)完善。
2、電液伺服閥的結構和工作原理
電液伺服閥是由控制線(xiàn)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)調整鈕、固定節流孔、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)力矩馬達和兩級液壓放大反饋系統所組成。第一級液壓放大是雙噴嘴和擋板系統;第二級放大是滑閥系統。
當電調裝置來(lái)的電流進(jìn)入控制線(xiàn)圈時(shí)，在永久磁鋼的作用下產(chǎn)生偏轉扭矩，使銜鐵旋轉帶動(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)操縱調節汽閥的開(kāi)度。為了增加調節系統的穩定性，在伺服閥中設置了反饋彈簧。另外，在伺服閥調整時(shí)有一定的機械零偏，以便在運行中突然發(fā)生斷電或失去電信號時(shí)，借機械力量，最后使滑閥偏移一側，使汽閥關(guān)閉。
3、具體問(wèn)題的提出
華電富拉爾基發(fā)電廠(chǎng)汽輪機調節系統的工作介質(zhì)是高壓抗燃油，化學(xué)名稱(chēng)為三芳基磷酸酯，簡(jiǎn)稱(chēng)EH。每臺機組高壓調節汽門(mén)、中壓調節汽門(mén)各4個(gè)，共配用了8個(gè)電液伺服閥。
2010年5月份，#3機組正常運行時(shí)，#1高壓調速汽門(mén)突然關(guān)閉，造成機組負荷的波動(dòng)。2010年12月份，#6機#3中壓調速汽門(mén)也突然關(guān)閉。這兩次情況經(jīng)運行、檢修人員及時(shí)處理，均未造成較大影響。這幾年其它機組也相繼發(fā)生過(guò)類(lèi)似現象。經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的跟蹤分析發(fā)現多數情況都是電液伺服閥卡、堵造成的。
4、故障原因分析
針對我廠(chǎng)閥門(mén)關(guān)閉故障現象，作了大量檢查分析
4.1、控制部分故障
4.1.1、DEH控制系統軟件故障
該類(lèi)故障包括軟件突然出錯，閥門(mén)特征參數發(fā)生了變化，可調參數被修改，軟件帶有病毒，系統某個(gè)環(huán)節通信突然中斷等。不過(guò)DEH系統信息量并不大，操作量不多，軟件設計比較科學(xué)，加上管理嚴格，發(fā)生DEH系統軟件故障的可能性極小。
4.1.2、DEH控制系統硬件故障
比如工作/備用閥門(mén)故障，輸入/輸出接口模塊故障，控制、反饋信號回路短路、斷線(xiàn)、接觸不良等等。由于硬件設計較科學(xué)，只要運行，維護檢查措施到位，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(xiàn)。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、酸性等指標超過(guò)規定標準等，都會(huì )使電液伺服閥工作不正常。
導致抗燃油油質(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油對油箱、管道內壁上有機物的溶解和剝離，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(lèi)一樣都能水解，磷酸脂水解后會(huì )生成磷酸根和醇類(lèi)。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周?chē)h(huán)境中的潮氣吸附能力特別強，在北方夏季連續的陰雨天氣里，可能會(huì )使EH油中含水量增大，使水中的酸性指標增加，導電率增大。酸值一般規定在0.5mgkoH/g以下，當酸值超過(guò)0.1mgkoH/g時(shí)就必須及時(shí)檢查維護。酸值超標，導電率增大，就會(huì )引起電液伺服閥受到不同程度的腐蝕，在滑閥凸肩、噴嘴及節流孔處腐蝕尤為嚴重。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EH油長(cháng)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。
導致抗燃油油溫過(guò)高的原因有：
(1)系統壓力調整過(guò)高，機械損耗過(guò)大。系統離熱源太近，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，系統溢流閥調整值過(guò)低。系統溢流閥調整值一般應高于泵出口2.5～3.0MPa。如出現此類(lèi)情況，將使高壓油直接流回油箱，使油箱內油溫升高。
(3)伺服閥熱工偏值設定不準，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(chǎng)#6機組EH油冷卻水有兩套水源。一套為生活水，一套為穩壓水箱來(lái)水，做為備用水源。運行期間EH油溫經(jīng)常偏高，經(jīng)分析檢查發(fā)現，生活水水溫過(guò)高，后來(lái)在#6機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
當油動(dòng)機上卸荷閥發(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)機不能正常開(kāi)啟。漏流較小時(shí)，回油溫度就會(huì )升高。當安全油壓降低時(shí)，會(huì )使一個(gè)或幾個(gè)卸荷閥關(guān)閉不嚴造成油動(dòng)機內漏，使回油溫升高。
綜上所述，可以認為：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油系統日常維護和故障防范措施
針對抗燃油電液伺服閥故障發(fā)生的原因，我廠(chǎng)加強了抗燃油的日常維護、運行管理和監督。要保證EH油系統的安全穩定運行，就要加強對系統的日常維護，包括系統的清潔、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，根據化驗結果，對不合格的抗燃油進(jìn)行置換，對管路、容器進(jìn)行吹掃、清洗。
根據上表可以看出#4、#6機抗燃油酸值偏高，#5機抗燃油酸值已超過(guò)規定值0.50mgkoH/g，必須置換。
(2)搞好工作現場(chǎng)汽門(mén)、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，加強對抗燃油溫度的控制，使冷卻裝置能長(cháng)期安全可靠運行，并能有效調節溫度。
(3)加強對抗燃油凈化裝置的運行、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)濾器和系統中所有精密過(guò)濾器，必要時(shí)可以增加一套獨立的抗燃油再生裝置。
(4)定期對抗燃油進(jìn)行取樣，檢查和化驗，加強化學(xué)監督，不合格的油絕不能進(jìn)入EH油箱，不同廠(chǎng)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)，符合規定標準。
(5)利用大、中、小修及臨時(shí)停機的機會(huì )，經(jīng)常對伺服閥進(jìn)行試驗、清洗、檢查，對有問(wèn)題的伺服閥必須及時(shí)處理。
6、結束語(yǔ)
只要掌握了電液伺服閥的特性，了解它的故障原因和規律，盡早采取預防措施，就可以把故障所造成的損失與影響減少到最小。
參考文獻：
[1]上海汽輪機廠(chǎng)汽輪機電液調節.北京：水利電力出版社.
[2]EH油系統常見(jiàn)故障分析及維護.嵩嶼電廠(chǎng).
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