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德國EMG伺服閥在大型電廠中的應用
點擊次數：1239 發布時間：2011-3-7
現在大型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DEH系統的關鍵部件，其工作可靠性將直接影響到機組的安全穩定運行。通過對DEH系統的研究以及檢測電液伺服閥的經驗，發現DEH系統中的許多故障如調門擺動、拒開、拒關等均與電液伺服閥的工作狀況有關。分析了景德鎮電廠汽輪機電液伺服閥突然關閉故障的原因，介紹了景德鎮電廠對電液伺服閥的運行管理經驗與檢修方法，對其它大型汽輪機電液伺服閥的運行、維護具有借鑒意義。
景德鎮電廠#133號12.5MW機組汽輪發電機組系上海汽輪發電機有限公司設計制造。汽輪機型號為N12.5-13.2/535/535，調節保護系統用油采用磷酸脂型抗燃油，工作壓力13.8MPa，控制系統采用數字電液調節系統，電液伺服閥為陜西秦峰航空液壓部件廠制造的雙噴嘴動鐵式電液伺服閥。
1 雙噴嘴動鐵式電液伺服閥的結構和工作原理
1.1 結構
雙噴嘴動鐵式電液伺服閥由控制線圈、*磁鋼、可動銜鐵、彈性管、擋板、噴嘴、斷流滑閥、反饋桿、零點調整旋鈕、固定節流孔、濾油器、外殼等主要零部件組成，如圖1所示。
圖1 雙噴嘴動鐵式電液伺服閥結構
1.2 工作原理
高壓油進入伺服閥分成2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去。在穩定工況時，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缸（油動機）的油口。另一路高壓油就作為移動油缸活塞用的動力油，由斷流滑閥控制。
當電調裝置來的電流送入控制線圈，在*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旋轉，改變了噴嘴與擋板的間隙。間隙減小一側的油路油壓升高，間隙增大一側的油路油壓降低。在此油壓差的作用下，使斷流滑閥移動，打開了油動機通高壓油及回油的2個控制窗口，使油缸活塞移動，輸出位移量來操縱調節汽閥的開度。當可動銜鐵、彈簧管及擋板旋轉時，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，就使反饋桿產生反作用力矩，它與彈簧管、銜鐵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，即斷流滑閥達到一個新的平衡位置，這一位置與輸入電流增量成正比。當輸入電流信號極性相反時，滑閥位移方向也隨之相反。
2 問題的提出
景德鎮電廠#133汽輪機高壓調節汽門4個、中壓調節汽門2個、機組共配有6個電液伺服閥，1993年實現投產，運行至2001年10月進行了DCS和DEH的全面改造，DCS系統采用的是北京和利時公司的MACS—Ⅱ計算機集散控制系統，DEH系統的組態控制邏輯采用的是上海汽輪機廠的控制策略，外圍所有液壓部套包括油動機由上海汽輪機廠提供，于2001年10月30日啟動沖轉，到2002年10月3日前一切正常，此后開始出現GV2、GV3、IV2三個調門振蕩，其中IV2調門還有一邊振蕩一邊逐漸減少開度，造成機組負荷大幅波動。
3 故障原因分析
我們這個部門負責對DEH系統的維護和檢修，針對調門的這種振蕩和下關故障現象，作了大量的檢查分析。
德國EMG伺服閥在大型電廠中的應用
3.1 DEH控制系統軟件故障
該類故障包括軟件突然出錯，閥門特征參數發生了變化，可調參數被修改，軟件帶有病毒，系統某個環節通信突然中斷等。不過，DEH系統信息量并不大，操作量不多，軟件設計比較科學，加上管理嚴格，發生DEH系統軟件故障的可能性極小。
3.2 DEH控制系統硬件故障
比如工作/備用閥門故障，輸入/輸出接口模件故障，控制、反饋信號回路短路、斷線、接觸不良，閥門跳閘回路故障，公用電源故障等等。由于在硬件上采用冗余設計，只要運行、維護檢查措施到位，因此發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。經過對#133機組故障電液伺服閥的解體檢查，發現伺服閥濾油器上附有一層比較均勻的褐色涂層，使伺服閥動作不靈敏，甚至粘結卡住，造成了汽輪機調門下關和振蕩。
3.4 抗燃油質不合格
2002年，#133機組抗燃油油質不合格，其顆粒度、酸性等指標均超過規定標準，相同出力下的情況下，系統油壓下降了4公斤。
3.5 其它故障
其它故障是指可能存在的汽輪機閥門油動機損壞，彈簧失效，密封件損壞及閥門反饋機構脫落等。
經過以上分析，可以認為：抗燃油油質不合格及電液伺服閥濾油器堵塞是造成伺服閥突關的主要原因，但也不能忽略其它原因的存在。
4 處理措施
針對電液伺服閥突關故障發生的原因，我們采取了如下措施。
4.1 加強抗燃油系統運行管理和監督
DEH系統普遍采用磷酸酯抗燃油，由于這類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。DEH系統用抗燃油一般要求達到MOOG2級，酸值KOH應小于0。2％。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。通過對抗燃油的油質分析和處理，發現抗燃油酸值的升高，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，要定期化驗油質，同時加強油液進貨渠道，補油時要使用的濾油設備，在系統中安裝在線運行的再生裝置。
主要工作如下：（1）對#133機不合格的抗燃油進行了置換，對路、容器進行了吹掃、清洗。 （2）加強了對抗燃油凈化裝置的運行管理和檢修改造工作，提高了凈化裝置的運行效率，定期更換硅藻土過濾器和系統中所有精密過濾器。（3）搞好高/中壓聯合汽門的保溫工作，加強了對抗燃油溫度的控制，使冷卻裝置能長期可靠運行并有效調節溫度。（4）使用合適的密封材料，如氟硅橡膠等。（5）定期對抗燃油進行取樣檢查和化驗，確保油質符合規定標準。
4.2 定期清洗或更換電液伺服閥內濾油器
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，造成伺服閥粘結卡住，致使閥門關閉。經過對濾油器的跟蹤檢查發現，伺服閥濾油器每半年就須清洗或更換一次，否則就可能造成嚴重后果。如對整件伺服閥進行更換，則造成相當大的的浪費，于是，一般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。
4.3 加強對DEH控制系統的檢查和維護
運行中，認真執行定期巡回檢查制度，軟、硬件由專人負責保管、維護，有關數據應按規定辦理手續后才能修改，其它軟件不能進入該系統；嚴格按檢修質量標準進行檢修，對電纜連接接頭進行清洗、烘干，對信號端子進行緊固等，有效地保證了控制系統的正常運行。
4.4 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。
5 結束語
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zui小。電液伺服閥作為DEH系統的關鍵部件，其性能的優劣及穩定性直接影響機組的安全運行，加強對伺服閥的管理，對新購伺服閥和運行中的伺服閥定期檢測，并采取在線運行的再生裝置防止抗燃油老化變質，對DEH系統以及整個機組的安全運行尤為重要.