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三、DDV伺服阀技术介绍
3.1 工作原理
DDV伺服阀由集成块电子线路、直线马达、阀芯、阀套等几部分构成(见图2)。其工作原理为:一个电指令信号施加到阀芯位置控制器集成块上,电子线路在直线马达产生一个脉宽调制(PWM)电流,震荡器使阀芯位置传感器(LVDT)励磁。经解调后的阀芯位置信号和指令位置信号进行比较,阀芯位置控制器产生一个电流输出给力矩马达,力矩马达驱动阀芯,一直使阀芯移动到指令位置。阀芯的位置与指令信号大小成正比。伺服阀的实际流量Q是阀芯位置与通过阀芯计量边的压力降的函数。
永磁直线马达结构见图3。其工作原理:直线马达是一个永磁的差动马达,永磁提供部分所需的磁力,直线马达所需的电流明显低于同量级的比例电磁线圈所需的电流。直线马达具有中性的中位,因
为它一偏离中位就会产生力和行程,力和行程与电流成正比,,自线马达在向外伸出的过程巾必须克服高刚度弹簧所产生的对中力与外部的附加力(即液动力及由污染引起的摩擦力)。在直线马达返回中位时,对中弹簧力是和马达产生的力同方向的,等于给阀芯提供了附加的驱动力,因此使DDV伺服阀对污染的敏感性大为降低。直线马达借助对,卜弹簧回中,不需外加电流。停电、电缆损坏或紧急停机情况下,伺服阀均能自行回中,无需外力推动。
3.2 主要特点
DDV阀是MOOG公司最新研制成功的新型电液伺服阀,目前已由MOOGGmbH(德国)公司进行批量生产。它是一种直接驱动式伺服阀,用集成电路实现阀芯位置的闭环控制。阀芯的驱动装置是永磁直线力马达,对中弹簧使阀芯保持在中位,直线力马达克服弹簧的对中力使阀芯在2个方向都可偏离中位,平衡在一个新的位置,这样就解决了比例电磁线圈只能在一个方向产:生力的不足之处。阀芯位置闭环控制电子线路与脉宽调制(PWM)驱动电子线路固化为一块集成块,用特殊的连接技术固定在伺服阀内,因此该伺服阀无需配套电子装置就能对其进行控制。
DDV阀与“射流管式伺服阀”(或“双喷嘴力反馈两级伺服阀”)相比,其最大特点是:(1)无液压前置级;(2)用大功率的直线力马达替代丁小功率的力矩马达;(3)用先进的集成块与微型位置传感器替代了工艺复杂的机械反馈装置一力反馈杆与弹簧管;(4)低的滞环,高的分辨率;(5)保持了带前置级的两级伺服阀的基本性能与技术指标;(6)对控制油质抗污染能力大大提高;(7)降低运行维护成本。
3.3 主要技术参数
DDV伺服阀的型号、参数(D633系列)见表3。
四、技术改造方案及设备安装调试
通过技术改造实现的目标:(1)彻底解决伺服阀卡涩;(2)不改变调节系统的调节特性;(3)具有
高的可靠性、安全性;(4)改造量小。
改造方案:(1)将汽轮机的CV、左右侧ICV伺服阀均改为DDV型伺服阀。(2)机械方面:因2种伺服阀形状、开孔尺寸及安装尺寸不同,在伺服阀与执行器间加装连接用的油路集成块,并在集成块上安装进油滤网。(3)热工方面:安装电源及信号转换箱,接受HITASS的D-EHG控制信号(±8mA)和2路220V交流电源(一路UPS,一路保安段),将控制信号(±8mA)变为电压信号(±10V)作为DDV的控制信号,交流220V转换为直流24V作为DDV的电源。
通过静止试验表明,调节系统静态特性达到与改型前试验数值基本一致,表明伺服阀改为DDV阀后,整个控制系统调节方法、调节性能无变化。改型前后静态试验数据见表4、5。
为检验伺服阀改为DDV阀后是否安全,能否保证失电状况下执行器关闭,进行了失电试验:加一开启信号,执行器开启;就地拔去信号接头,执行器自行关闭。
五、运行实践及经济分析
4号机组自2001年9月运行至今,机组启停多次,调节系统可靠稳定,没有发生一次因伺服阀卡涩而造成机组的非计划停运。
技术改造后对机组安全、经济方面的影响。安全性:避免了伺服阀卡涩,极大地提高了机组的安全性、可靠性且机组非计划停运次数大大减少;经济性:技术改造除增加发电量外,每年约可节约费用74万元。技术改造费为每台机20万元,2台机组共40万元。1台机组1年就可收回2台机组的全部投资,经济效益显著。
六、结 论
实际运行情况表明:该项技术改造在于汽轮机电液控制系统与润滑油系统同用一个油源,提高了适用性及抗污染能力,解决了电液伺服阀卡涩问题,大大减少了机组非计划停运次数,有明显的经济效益。可在同类日立00MW汽轮机的电液控制系统推广、实施。
目前国内机组电液控制系统工作液采用磷酸酯抗燃油的较多,而磷酸酯抗燃油与透平油相比理化性能要求严格、价格昂贵且维护复杂,尤其是磷酸酯抗燃油废液目前不能处理,其污染等同核污染,对人体健康有一定的危害。考虑到这些因素,机组电液控制系统工作液由抗燃油向汽轮机油系统发展是大趋势。
虽然DDV阀对油质污染的敏感性大为降低,但油质清洁度下降,会降低伺服阀计量边使用寿命,所以加强油质化学监督一点也不能放松。同时建议机组进行一次甩负荷试验,以进一步检验DDV阀的甩负荷特性。
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