汽輪機電液伺服閥突然關(guān)閉故障

(1)雙噴嘴動鐵式電液伺服閥的結(jié)構(gòu)和工作原理

    雙噴嘴動鐵式電液伺服閥由控制線圈、永久磁鋼、可動銜鐵、彈性管、擋板、噴嘴、斷流滑閥、反饋桿、零點調(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E所示。

    高壓油進入伺服閥后分成2股油路，一路經(jīng)過濾油器，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出。在穩(wěn)定工況時，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，遮斷了進出執(zhí)行機構(gòu)——液壓缸（油動機）的油口。另一路高壓油就作為移動液壓缸活塞用的動力油，由斷流滑閥控制。

    當電調(diào)裝置來的電流送人控制線圈時，在永久磁鋼磁場的作用下，產(chǎn)生了偏轉(zhuǎn)扭矩，使可動銜鐵帶動彈簧管及擋板旋轉(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，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，使液壓缸活塞移動，輸出位移量來操縱調(diào)節(jié)汽閥的開度。當可動銜鐵、彈簧管及擋板旋轉(zhuǎn)時，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的作用下產(chǎn)生位移時，就使反饋桿產(chǎn)生反作用力矩，它與彈簧管、銜鐵等的反動力矩一起與輸入電流產(chǎn)生的主動力矩相比較，直到總力矩的代數(shù)和等于零為止，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

    某電廠汽輪機高壓主汽門、高壓調(diào)節(jié)汽門、中壓調(diào)節(jié)汽門各2個，每臺機組共配有6個電液伺服閥，整個汽輪機不設(shè)任何旁路。某日運行中，2號機右側(cè)高壓主汽門突然關(guān)閉，90min后，左側(cè)高壓主汽門也發(fā)生關(guān)閉，造成2號機組被迫停運。此后2號機組6個電液伺服閥又發(fā)生多起閥門關(guān)閉故障，每次都造成機組負荷大幅度波動。

(3)故障原因分析

    ①DEH控制系統(tǒng)軟件故障  該類故障包括軟件突然出錯、閥門特征參數(shù)發(fā)生變化、可調(diào)參數(shù)被修改、軟件帶有病毒、系統(tǒng)某個環(huán)節(jié)通信突然中斷等。不過，DEH系統(tǒng)信息量并不大，操作量不多，軟件設(shè)計比較科學，加上管理嚴格，發(fā)生軟件故障的可能性極小。

    ②DEH控制系統(tǒng)硬件故障  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。由于在硬件上采用冗余設(shè)計，因此只要運行、維護、檢查措施到位，發(fā)生硬件故障的可能性也不大。

    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)過對2號機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，使伺服閥動作不靈敏，甚至黏結(jié)卡住，造成了汽輪機閥門關(guān)閉。

    ④抗燃油質(zhì)不合格  2號機組曾因抗燃油油質(zhì)不合格，其顆粒度、酸性等指標均超過規(guī)定標準，致使伺服閥前的過濾器差壓報警而沒有及時發(fā)現(xiàn)，并最終導致Z號機2個高壓主汽門關(guān)閉而使機組停運。

    ⑤其他故障  其他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(gòu)脫落等。

    經(jīng)過以上分析，可以認為抗燃油油質(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，略其他原因的存在。

(4)處理措施

    對電液伺服閥突關(guān)故障發(fā)生的原因，應(yīng)采取如下措施。

    ①加強抗燃油系統(tǒng)運行管理和監(jiān)督  主要工作如下：a．在大修中，對不合格的抗燃油進行置換，對管路、容器進行吹掃、清洗；b．加強了對抗燃油凈化裝置的運行管理和檢修改造工作，提高凈化裝置的運行效率，定期更換硅藻土過濾器和系統(tǒng)中所有精密過濾器；c．搞好高/中壓聯(lián)合汽門的保溫工作，加強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(diào)節(jié)溫度；d．使用合適的密封材料，如氟硅橡膠等；e．定期對抗燃油進行取樣檢查和化驗，確保油質(zhì)符合規(guī)定標準。

    ②定期清洗或更換電液伺服閥內(nèi)濾油器  電液伺服閥濾油器上包裹著一層比較均勻的褐色物質(zhì)，造成伺服閥黏結(jié)卡住，致使閥門關(guān)閉。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，則造成相當大的浪費。采取清洗或更換伺服閥濾油器的辦法，既經(jīng)濟，又能保證質(zhì)量，不會改變伺服閥的工作特性。

    ③加強對DEH控制系統(tǒng)的檢查和維護運行中，認真執(zhí)行定期巡回檢查制度，軟、硬件由專人負責保管、維護，有關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)按規(guī)定辦理手續(xù)后才能修改，其他軟件不能進入該系統(tǒng)；嚴格按檢修質(zhì)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，保證控制系統(tǒng)的正常運行。

    ④進行閥門活動試驗在機組冷態(tài)啟動前，必須進行閥門活動試驗。機組運行過程中，也要定期進行閥門帶負荷試驗。

(5)小結(jié)

    大型汽輪發(fā)電機組汽輪機電液伺服閥一般具有工作穩(wěn)定可靠、調(diào)節(jié)特性好、維護量小等優(yōu)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(diào)節(jié)系統(tǒng)和油質(zhì)的要求也很高。掌握電液伺服閥的特性，了解其故障原因和規(guī)律。盡早采取預防措施，就可以將故障所造成的損失與影響減少到最小。