德國(guó)EMG伺服閥在大型電廠中的應(yīng)用
現(xiàn)在大型機(jī)組廣泛采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH），提高了汽輪機(jī)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。電液伺服閥是DEH系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其工作可靠性將直接影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)對(duì)DEH系統(tǒng)的研究以及檢測(cè)電液伺服閥的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)DEH系統(tǒng)中的許多故障如調(diào)門(mén)擺動(dòng)、拒開(kāi)、拒關(guān)等均與電液伺服閥的工作狀況有關(guān)。分析了景德鎮(zhèn)電廠汽輪機(jī)電液伺服閥突然關(guān)閉故障的原因，介紹了景德鎮(zhèn)電廠對(duì)電液伺服閥的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)與檢修方法，對(duì)其它大型汽輪機(jī)電液伺服閥的運(yùn)行、維護(hù)具有借鑒意義。
景德鎮(zhèn)電廠#133號(hào)12.5MW機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)組系上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司設(shè)計(jì)制造。汽輪機(jī)型號(hào)為N12.5-13.2/535/535，調(diào)節(jié)保護(hù)系統(tǒng)用油采用磷酸脂型抗燃油，工作壓力13.8MPa，控制系統(tǒng)采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電液伺服閥為陜西秦峰航空液壓部件廠制造的雙噴嘴動(dòng)鐵式電液伺服閥。
1 雙噴嘴動(dòng)鐵式電液伺服閥的結(jié)構(gòu)和工作原理
1.1 結(jié)構(gòu)
雙噴嘴動(dòng)鐵式電液伺服閥由控制線圈、*磁鋼、可動(dòng)銜鐵、彈性管、擋板、噴嘴、斷流滑閥、反饋桿、零點(diǎn)調(diào)整旋鈕、固定節(jié)流孔、濾油器、外殼等主要零部件組成，如圖1所示。
圖1 雙噴嘴動(dòng)鐵式電液伺服閥結(jié)構(gòu)
1.2 工作原理
高壓油進(jìn)入伺服閥分成2股油路，一路經(jīng)過(guò)濾油器，到左右端的固定節(jié)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去。在穩(wěn)定工況時(shí)，兩側(cè)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(jìn)出執(zhí)行機(jī)構(gòu)油缸（油動(dòng)機(jī)）的油口。另一路高壓油就作為移動(dòng)油缸活塞用的動(dòng)力油，由斷流滑閥控制。
當(dāng)電調(diào)裝置來(lái)的電流送入控制線圈，在*磁鋼磁場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生了偏轉(zhuǎn)扭矩，使可動(dòng)銜鐵帶動(dòng)彈簧管及擋板旋轉(zhuǎn)，改變了噴嘴與擋板的間隙。間隙減小一側(cè)的油路油壓升高，間隙增大一側(cè)的油路油壓降低。在此油壓差的作用下，使斷流滑閥移動(dòng)，打開(kāi)了油動(dòng)機(jī)通高壓油及回油的2個(gè)控制窗口，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(kāi)度。當(dāng)可動(dòng)銜鐵、彈簧管及擋板旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧管發(fā)生彈性變形，反饋桿發(fā)生撓曲。待斷流滑閥在兩端油壓差作用下產(chǎn)生位移時(shí)，就使反饋桿產(chǎn)生反作用力矩，它與彈簧管、銜鐵動(dòng)力等的反力矩一起與輸入電流產(chǎn)生的主動(dòng)力矩相比較，直到總力矩的代數(shù)和等于零，即斷流滑閥達(dá)到一個(gè)新的平衡位置，這一位置與輸入電流增量成正比。當(dāng)輸入電流信號(hào)極性相反時(shí)，滑閥位移方向也隨之相反。
2 問(wèn)題的提出
景德鎮(zhèn)電廠#133汽輪機(jī)高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)4個(gè)、中壓調(diào)節(jié)汽門(mén)2個(gè)、機(jī)組共配有6個(gè)電液伺服閥，1993年實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)，運(yùn)行至2001年10月進(jìn)行了DCS和DEH的全面改造，DCS系統(tǒng)采用的是北京和利時(shí)公司的MACS—Ⅱ計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)，DEH系統(tǒng)的組態(tài)控制邏輯采用的是上海汽輪機(jī)廠的控制策略，外圍所有液壓部套包括油動(dòng)機(jī)由上海汽輪機(jī)廠提供，于2001年10月30日啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)，到2002年10月3日前一切正常，此后開(kāi)始出現(xiàn)GV2、GV3、IV2三個(gè)調(diào)門(mén)振蕩，其中IV2調(diào)門(mén)還有一邊振蕩一邊逐漸減少開(kāi)度，造成機(jī)組負(fù)荷大幅波動(dòng)。
3 故障原因分析
我們這個(gè)部門(mén)負(fù)責(zé)對(duì)DEH系統(tǒng)的維護(hù)和檢修，針對(duì)調(diào)門(mén)的這種振蕩和下關(guān)故障現(xiàn)象，作了大量的檢查分析。
德國(guó)EMG伺服閥在大型電廠中的應(yīng)用
3.1 DEH控制系統(tǒng)軟件故障
該類(lèi)故障包括軟件突然出錯(cuò)，閥門(mén)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。
3.2 DEH控制系統(tǒng)硬件故障
比如工作/備用閥門(mén)故障，輸入/輸出接口模件故障，控制、反饋信號(hào)回路短路、斷線、接觸不良，閥門(mén)跳閘回路故障，公用電源故障等等。由于在硬件上采用冗余設(shè)計(jì)，只要運(yùn)行、維護(hù)檢查措施到位，因此發(fā)生硬件故障的可能性也不大。
3.3 電液伺服閥本身故障
該故障是指伺服閥本身控制短路或斷線，零部件腐蝕、密封件損壞造成泄漏，濾油器堵塞造成油流不暢等。經(jīng)過(guò)對(duì)#133機(jī)組故障電液伺服閥的解體檢查，發(fā)現(xiàn)伺服閥濾油器上附有一層比較均勻的褐色涂層，使伺服閥動(dòng)作不靈敏，甚至粘結(jié)卡住，造成了汽輪機(jī)調(diào)門(mén)下關(guān)和振蕩。
3.4 抗燃油質(zhì)不合格
2002年，#133機(jī)組抗燃油油質(zhì)不合格，其顆粒度、酸性等指標(biāo)均超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，相同出力下的情況下，系統(tǒng)油壓下降了4公斤。
3.5 其它故障
其它故障是指可能存在的汽輪機(jī)閥門(mén)油動(dòng)機(jī)損壞，彈簧失效，密封件損壞及閥門(mén)反饋機(jī)構(gòu)脫落等。
經(jīng)過(guò)以上分析，可以認(rèn)為：抗燃油油質(zhì)不合格及電液伺服閥濾油器堵塞是造成伺服閥突關(guān)的主要原因，但也不能忽略其它原因的存在。
4 處理措施
針對(duì)電液伺服閥突關(guān)故障發(fā)生的原因，我們采取了如下措施。
4.1 加強(qiáng)抗燃油系統(tǒng)運(yùn)行管理和監(jiān)督
DEH系統(tǒng)普遍采用磷酸酯抗燃油，由于這類(lèi)油是一種人工合成的物質(zhì)，在使用過(guò)程中極易劣化，主要表現(xiàn)為污染顆粒度的增加和酸值升高。DEH系統(tǒng)用抗燃油一般要求達(dá)到MOOG2級(jí)，酸值KOH應(yīng)小于0。2％?？谷加臀廴绢w粒度增加，極易造成伺服閥卡澀，同時(shí)，使閥芯的磨損，泄漏增加。通過(guò)對(duì)抗燃油的油質(zhì)分析和處理，發(fā)現(xiàn)抗燃油酸值的升高，對(duì)伺服閥部件產(chǎn)生腐蝕作用，特別是對(duì)伺服閥閥芯套銳邊的腐蝕，這是使伺服閥泄漏增加的主要原因。為此，要定期化驗(yàn)油質(zhì)，同時(shí)加強(qiáng)油液進(jìn)貨渠道，補(bǔ)油時(shí)要使用的濾油設(shè)備，在系統(tǒng)中安裝在線運(yùn)行的再生裝置。
主要工作如下：（1）對(duì)#133機(jī)不合格的抗燃油進(jìn)行了置換，對(duì)路、容器進(jìn)行了吹掃、清洗。 （2）加強(qiáng)了對(duì)抗燃油凈化裝置的運(yùn)行管理和檢修改造工作，提高了凈化裝置的運(yùn)行效率，定期更換硅藻土過(guò)濾器和系統(tǒng)中所有精密過(guò)濾器。（3）搞好高/中壓聯(lián)合汽門(mén)的保溫工作，加強(qiáng)了對(duì)抗燃油溫度的控制，使冷卻裝置能長(zhǎng)期可靠運(yùn)行并有效調(diào)節(jié)溫度。（4）使用合適的密封材料，如氟硅橡膠等。（5）定期對(duì)抗燃油進(jìn)行取樣檢查和化驗(yàn)，確保油質(zhì)符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
4.2 定期清洗或更換電液伺服閥內(nèi)濾油器
由于電液伺服閥濾油器上包裹著一層比較均勻的褐色物質(zhì)，造成伺服閥粘結(jié)卡住，致使閥門(mén)關(guān)閉。經(jīng)過(guò)對(duì)濾油器的跟蹤檢查發(fā)現(xiàn)，伺服閥濾油器每半年就須清洗或更換一次，否則就可能造成嚴(yán)重后果。如對(duì)整件伺服閥進(jìn)行更換，則造成相當(dāng)大的的浪費(fèi)，于是，一般采取清洗或更換伺服閥濾油器的辦法，這樣既經(jīng)濟(jì)，又能保證質(zhì)量，不會(huì)改變伺服閥的工作特性。
4.3 加強(qiáng)對(duì)DEH控制系統(tǒng)的檢查和維護(hù)
運(yùn)行中，認(rèn)真執(zhí)行定期巡回檢查制度，軟、硬件由專(zhuān)人負(fù)責(zé)保管、維護(hù)，有關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)按規(guī)定辦理手續(xù)后才能修改，其它軟件不能進(jìn)入該系統(tǒng)；嚴(yán)格按檢修質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢修，對(duì)電纜連接接頭進(jìn)行清洗、烘干，對(duì)信號(hào)端子進(jìn)行緊固等，有效地保證了控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
4.4 進(jìn)行閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)
在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)前，必須進(jìn)行閥門(mén)活動(dòng)試驗(yàn)。機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，定期進(jìn)行閥門(mén)帶負(fù)荷試驗(yàn)。
5 結(jié)束語(yǔ)
大型汽輪發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)電液伺服閥一般具有工作穩(wěn)定可靠，調(diào)節(jié)特性好，維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，但它對(duì)加工制造、裝配工藝的要求很高，同時(shí)對(duì)汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)和油質(zhì)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(guī)律，盡早采取預(yù)防措施，就可以把它故障所造成的損失與影響減少到zui小。電液伺服閥作為DEH系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其性能的優(yōu)劣及穩(wěn)定性直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行，加強(qiáng)對(duì)伺服閥的管理，對(duì)新購(gòu)伺服閥和運(yùn)行中的伺服閥定期檢測(cè)，并采取在線運(yùn)行的再生裝置防止抗燃油老化變質(zhì)，對(duì)DEH系統(tǒng)以及整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行尤為重要.
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