電液伺服閥的內(nèi)泄漏特性及故障在線分析
在汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)( DEH)中，作為電液轉(zhuǎn)換元件電液伺服閥的作用十分重要。電液伺服閥穩(wěn)定可靠性直接影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。伺服閥是一種很精密的元件，對油質(zhì)污染顆粒度的要求很嚴(yán)，而DEH系統(tǒng)普遍采用磷酸酯抗燃油，其穩(wěn)定性較差，主要表現(xiàn)為污染顆粒度的增加和酸值升高。抗燃油污染顆粒度增加，極易造成伺服閥堵塞、卡澀，同時，形成顆粒磨損，使閥心的磨損加劇，內(nèi)泄漏量增加。酸值升高，對伺服閥部件產(chǎn)生腐蝕作用，特別是對伺服閥閥心及閥套銳邊的腐蝕，這是使伺服閥內(nèi)泄漏增加的主要原因。在此對汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)中電液伺服閥內(nèi)泄漏故障的在線檢測及診斷問題進(jìn)行分析。
1．電液伺服閥的內(nèi)泄漏特性
電液伺服閥集中了電信號具有傳遞快，線路連接方便，便于遙控，容易檢測、反饋、比較、校正和液壓動力具有輸出力大、慣性小、反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，而成為一種控制靈活、精度高、快速性好、輸出功率大的控制元件，在汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)(DEH)中得到廣泛應(yīng)用，圖10為汽輪機(jī)調(diào)節(jié)氣門電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖。
當(dāng)線圈中的電流為零時，伺服閥的輸出流量不為零，這稱為零偏。空載情況下，使輸出流量為零時閥心位置稱為零位。為使閥心處于零位需要輸入的控制電流稱為零偏電流。零偏的大小以流量曲線上往返兩次時，零偏電流絕對值的平均值與額定電流的百分比來表示。規(guī)定在伺服閥壽命期間，零偏應(yīng)小于3%。伺服閥的內(nèi)泄漏特性是指伺服閥輸出流量為零（在負(fù)載通道關(guān)閉時），由回油口流出的內(nèi)部泄漏流量，通常泄漏流量隨輸入電流變化而變化，當(dāng)
閥處于零位時為最大值Qc，如圖11所示。對于兩級伺服閥泄漏量由前置級的泄漏量Qp0和輸出級的泄漏量QL組成。零位泄漏量Qc對新閥可作為滑閥制造質(zhì)量指標(biāo)，對舊閥可反映其磨損情況。另外，伺服閥的壓力特性也能反映其內(nèi)泄漏情況。壓力特性曲線是輸出流量為零（將伺服閥的負(fù)載口堵死）時，負(fù)載壓力PL隨輸入電流的變化曲線。在壓力特性曲線上某點(diǎn)或某段的斜率即為壓力增益。伺服閥的壓力增益越高，伺服系統(tǒng)的剛度越大，克服負(fù)載能力越強(qiáng)，系統(tǒng)誤差越小。壓力增益越低，表明零位泄漏量大，閥心和閥套配合不好，從而使伺服系統(tǒng)的響應(yīng)遲緩。
2．電液伺服閥內(nèi)泄漏故障分析
某發(fā)電廠6號機(jī)投產(chǎn)試運(yùn)行，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)B側(cè)DEH液壓泵出口油壓持續(xù)下降，由設(shè)定的14.5MPa最低降至12.6MPa，下降趨勢明顯。A泵運(yùn)行情況類似，調(diào)整泵出口壓力控制閥升壓效果不明顯，一直靠調(diào)整泵出口流量來維持DEH系統(tǒng)油壓。后來泵出口流量已由原來的45L/min升至70L/min．為此，通過分別關(guān)閉油動機(jī)壓力油進(jìn)油遮斷閥對6號機(jī)四個高壓調(diào)門進(jìn)行逐一在線試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見下表。
對比數(shù)據(jù)測試（油溫：48℃）
|
參數(shù) |
A泵出口油壓/MPa |
A泵電流/A |
A泵流量/(L/min) |
DEH 系統(tǒng)油壓/MPa |
|
單閥運(yùn)行(開度為36%) |
15.0 |
39.8 |
70 |
14.0 |
|
調(diào)門全開 |
15.3 |
325 |
49 |
14.4 |
|
GV1全開 |
15.3 |
32.5 |
49 |
14.4 |
|
GV1全關(guān) |
15.5 |
31.9 |
46.5 |
14.3 |
由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，更換后的GV2伺服閥，在該調(diào)門處于某一開度或全關(guān)狀態(tài)下，DEH油系統(tǒng)的系統(tǒng)油壓和輸出流量基本不變，都維持在一個正常的工作范圍內(nèi)，而GV1、GV3、GV4伺服閥在所處調(diào)門某一開啟位置或全關(guān)狀態(tài)下，DEH油系統(tǒng)的系統(tǒng)油壓雖然保持穩(wěn)定，但系統(tǒng)流量均相差很大。這是由于調(diào)門在某一中間開度位置時，該伺服閥處于動態(tài)零位，根據(jù)伺服閥的內(nèi)泄漏特性，此時內(nèi)泄漏量最大；在調(diào)門全開或全關(guān)狀態(tài)，由于機(jī)械零偏或指令電流作用下，伺服閥不在零位位置時，泄漏量相對偏小。很顯然這三個伺服閥在零位位置時的內(nèi)泄漏量均已嚴(yán)重超出正常工作范圍，而更換前的GV2伺服閥無論在動態(tài)零位位置還是非零位位置，其內(nèi)泄漏量都已嚴(yán)重超標(biāo)。更換GV1、GV3、GV4伺服閥后，該機(jī)組單閥運(yùn)行，DEH油系統(tǒng)油壓調(diào)整到13.5MPa，系統(tǒng)流量恢復(fù)到正常的40L/min左右。
3．總結(jié)
對于投產(chǎn)試運(yùn)行不足一個月的機(jī)組，四個高調(diào)門伺服閥同時出現(xiàn)了嚴(yán)重的內(nèi)泄漏故障，對油質(zhì)的化驗(yàn)結(jié)果顯示，抗燃油酸值、電導(dǎo)率指標(biāo)不合格，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)DEH供油系統(tǒng)的抗燃油再生裝置出現(xiàn)故障，該裝置功能投入后系統(tǒng)恢復(fù)正常。