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大型汽轮机组DEH系统电液伺服阀的应用及维护

发布时间：2009/6/9 阅读次数：1488 字体大小: 【小】【中】【大】

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大型汽轮机组DEH系统电液伺服阀的应用及维护

【摘要】　电液伺服阀是DEH系统的关键部件，其工作状况直接影响汽轮发电机组的可靠性。通过对电液伺服阀的结构及运行特性的分析，阐述了各种电液伺服阀的结构特点和应用状况，供汽轮机电调系统选型和运行人员参考。
【关键词】　汽轮机　电液调节系统　电液伺服阀

　　300 MW以上机组广泛采用数字电液调节系统（DEH），提高了汽轮机运行的可靠性和经济性。电液伺服阀是机组DEH系统关键部件，其工作可靠性将直接影响到机组的安全稳定运行。通过对DEH系统的研究以及多年检测电液伺服阀的经验，发现DEH系统中的许多故障如汽门摆动、拒开、拒关等均与电液伺服阀的工作状况有关。例如华北某电厂300 MW机组一段时间里常发生汽门摆动，引起机组负荷摆动，经查是由于伺服阀高频振荡引起；再如南方某电厂300 MW机组启动过程中，由于伺服阀的卡涩，使汽轮机从1 500 r/min突然冲至3 000 r/min，非常危险。从统计分析看，引起伺服阀故障的原因较多，除与油质及其使用环境有关外，还与伺服阀自身的结构形式、性能参数的稳定性有关。

1　DEH系统中伺服阀的应用状况及特点

　　目前应用于DEH系统中的电液伺服阀种类较多，型式多样，按结构型式大致分成2大类：喷嘴挡板式和射流管式。喷嘴挡板式以MOOG、SF系列为代表，射流管式以美国ABEX425系列为代表。图1所示为美国ABEX425系列射流管式伺服阀的结构原理图，主要由阀体、力矩马达、衔铁组件、射流管、主阀芯、油滤、反馈杆组成。其结构上有如下几个特点：(1)结构简单，维修方便；(2)有安全复位弹簧，保证伺服阀断电或失去控制油压时使阀芯处于一端，关闭汽门；(3)弹簧反馈而非小球连杆反馈，弹簧刚度较低，力矩马达的磁刚度较低，外界磁场对其影响较小，所以抗磁干扰能力较强；(4)反馈连接采用无间隙连接，使其调节定位迅速、准确，零偏稳定；(5)射流管较粗，抗污染能力特别强；(6)先导级为射流管式，磨损较小，且对称，不会引起零漂；(7)缺点是动态响应稍差，静态流量相对较大。目前，大港电厂、华能上安和华能南通等电厂DEH系统使用该系列伺服阀，机组运行较稳定。

图1　ABEX425射流管式伺服阀结构原理图

　　喷嘴挡板式伺服阀结构原理如图2所示。电磁部分是永磁式力矩马达，由永久磁铁、导磁体、衔铁、控制线圈和弹簧管组成。液压部分是结构对称的2级液压放大器，前置级是双喷嘴挡板阀，功率级是四通滑阀。滑阀通过反馈杆与衔铁挡板组件相连。其工作原理与射流管式伺服阀大致相同，特点如下：(1)采用小球连杆反馈，灵敏度非常高；(2)伺服阀的喷嘴挡板处的间隙很小，极易堵塞，对油质的要求高，阀体内有精密过滤芯，以防伺服阀堵塞；(3)伺服阀的阻尼孔对称配对，构成液桥，当挡板产生微小的变化式，伺服阀就可产生相应的动作；(4)动态响应很高; (5)静态流量小。目前该种伺服阀应用较广泛。

图2　喷嘴挡板式伺服阀结构原理图

　　喷嘴挡板式伺服阀的优点是灵敏度高，动态响应快，线性度好，其缺点是容易被脏物堵塞，抗污染能力差，对油液的洁净度要求高；射流管式伺服阀的优点是抗污染能力强，可靠性高，压力效率和容积效率高，寿命长，不会引起零漂，其缺点是零位泄漏量稍大，低温特性差，频率响应低，但足以满足汽轮机调节保安系统的需要。

2　DEH系统中伺服阀的主要故障现象及原因

　　通过现场调研及对伺服阀的检测，发现DEH系统中电液伺服阀常出现以下几种典型故障，现列于表1。

3　采取的技术措施

　　通过多年对DEH系统的研究和对伺服阀的检测、维修，发现由油质污染造成伺服阀卡涩故障的约占40%；由伺服阀本身的结构特性引起的伺服阀振动，导致汽门摆动的约占10%；由磨损引起泄漏增大故障的约占10%左右；零偏不稳的约占5%，其它故障约占35%，解决上述问题应注意以下几点：

表1　　DEH系统中电液伺服阀的常见故障

故障现象	故障原因
汽门摆动直至全开或全关	伺服阀振荡，弹簧管疲劳或磁钢磁性变化
系统零偏增大，系统频响大幅度下降，系统不稳定	油液污染，造成伺服阀节流孔局部堵塞
系统频响有所下降，调节速度变慢，系统稳定	油液污染，伺服阀油滤堵塞
系统零偏增大，增益下降，系统压力逐渐降低	伺服阀磨损
汽门不能关闭	伺服阀零偏值调整不当或卡涩
汽门不能正常开启	油液污染造成伺服阀卡涩

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3.1　加强油质管理
　　DEH系统普遍采用磷酸酯抗燃油，由于这类油是一种人工合成的物质，在使用过程中极易劣化，主要表现为污染颗粒度的增加和酸值升高。DEH系统用抗燃油一般要求达到MOOG2级，酸值KOH应小于0.2‰。抗燃油污染颗粒度增加，极易造成伺服阀卡涩，同时，使阀芯的磨损，泄漏增加。通过几年来对抗燃油的油质分析和处理，发现抗燃油酸值的升高，对伺服阀部件产生腐蚀作用，特别是对伺服阀阀芯及阀套锐边的腐蚀，这是使伺服阀泄漏增加的主要原因。为此，要定期化验油质，同时加强油液进货渠道管理，补油时要使用专用的滤油设备，在系统中安装在线运行的再生装置。
3.2　加强对伺服阀的管理
　　由于伺服阀的规格型号较多，要根据机组DEH系统要求，选用合适的伺服阀，尽量选用原机组中同规格型号的伺服阀；伺服阀在工作一定时间后，要定期利用专用试验设备进行检测，普通的冲洗台尽管也可以冲洗堵塞的伺服阀，但不能对伺服阀的性能进行定量的分析，不能判断伺服阀的性能指标是否能满足运行要求，也不能解决伺服阀的其它故障，通过专用的试验设备对伺服阀的性能参数的调整及清洗，使伺服阀始终处于最佳工作状态，防止伺服阀突发事故，不但可以延长伺服阀的使用寿命，还可防患于未然。
3.3　改善伺服阀的工作环境
　　通过对故障阀的使用现场所作的调查，发现有些电厂伺服阀工作处的环境温度高达60 ℃以上，伺服阀长期在高温下工作，对力矩马达的工作特性有较大影响，直接影响伺服阀的特性。
3.4　严禁使用与抗燃油不相符的材质
　　经调研及对伺服阀　的检测，发现有些电厂伺服阀使用丁晴橡胶密封件，不但引起伺服阀泄漏，同时使抗燃液变质；再如，某电厂DEH系统中蓄能器使用丁晴橡胶囊，同样造成抗燃液变质。　

4　结束语

　　电液伺服阀作为DEH系统的关键部件，其性能的优劣及稳定性直接影响机组的安全运行，加强对伺服阀的管理，对新购伺服阀进行检测与参数调整，运行中的伺服阀定期检测，并采取在线运行的再生装置防止抗燃液老化变质，对DEH系统乃至整个机组的安全运行尤为重要。

作者单位:郑晓舟　王　刚　王　哲　国家电力公司液压控制质量检验测试中心
　　　　　王　芳　沈阳市东陵区环保局
　　　　　张立文　赤峰红烨锌冶炼有限责任公司

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