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汽轮机电液伺服阀突然关闭原因分析与处理
郭世凡
【摘要】　分析了华能岳阳电厂汽轮机电液伺服阀突然关闭故障的原因，介绍了华能岳阳电厂对电液伺服阀的运行管理经验与检修方法，对大型汽轮机电液伺服阀的运行、维护具有借鉴意义。
【关键词】　汽轮机　电液伺服阀　抗燃油　数字电液调节系统(DEH)
Cause Analysis and Handling of Sudden Closing of SteamTurbine's Hydraulic Servovalve
Abstract　The causes of sudden closing fault of steam turbine's hydraulic servovalve in Huaneng Yuyang Power Plant are analysed,and the operation management experience and repairing method of hydraulic servovalve in Huaneng Yuyang Power Plant are introduced,which may be used as reference for the operation and maintenance of large size steam turbine's hydraulic servovalve.
Key words　steam turbine　hydraulic servovalve　flame resistant oil　digital electronic hydraulic governing system
　　华能岳阳电厂2×362.5MW汽轮发电机组系英国通用电气公司(GEC)汽轮发电机有限公司设计制造。汽轮机型号为N362.5-168/540/540，调节保护系统用油采用磷酸脂型抗燃油，工作压力13.8MPa，控制系统采用数字电液调节系统，电液伺服阀为Ultra Hydraulics Ltd制造的4683-252-929双喷嘴动铁式电液伺服阀。
1　双喷嘴动铁式电液伺服阀的结构和工作原理
1.1　结构
　　双喷嘴动铁式电液伺服阀由控制线圈、永久磁钢、可动衔铁、弹性管、挡板、喷嘴、断流滑阀、反馈杆、零点调整旋钮、固定节流孔、滤油器、外壳等主要零部件组成，如图1所示。


图1　双喷嘴动铁式电液伺服阀结构
1.2　工作原理
　　高压油进入伺服阀分成2股油路，一路经过滤油器，到左右端的固定节流孔及断流滑阀两端的容室，然后从喷嘴与挡板间的控制间隙中流去。在稳定工况时，两侧的喷嘴挡板间隙是相等的，因此排油面积也相等，作用在断流滑阀两端的油压也相等，使断流滑阀保持在中间位置，遮断了进出执行机构油缸(油动机)的油口。另一路高压油就作为移动油缸活塞用的动力油，由断流滑阀控制。
　　当电调装置来的电流送入控制线圈，在永久磁钢磁场的作用下，产生了偏转扭矩，使可动衔铁带动弹簧管及挡板旋转，改变了喷嘴与挡板的间隙。间隙减小一侧的油路油压升高，间隙增大一侧的油路油压降低。在此油压差的作用下，使断流滑阀移动，打开了油动机通高压油及回油的2个控制窗口，使油缸活塞移动，输出位移量来操纵调节汽阀的开度。当可动衔铁、弹簧管及挡板旋转时，弹簧管发生弹性变形，反馈杆发生挠曲。待断流滑阀在两端油压差作用下产生位移时，就使反馈杆产生反作用力矩，它与弹簧管、衔铁动力等的反力矩一起与输入电流产生的主动力矩相比较，直到总力矩的代数和等于零，即断流滑阀达到一个新的平衡位置，这一位置与输入电流增量成正比。当输入电流信号极性相反时，滑阀位移方向也随之相反。
2　问题的提出
　　华能岳阳电厂汽轮机高压主汽门、高压调节汽门、中压调节汽门各2个，每台机组共配有6个电液伺服阀，整个汽轮机不设任何旁路。1991年实现双投，运行至1994年6月，2号机高压右侧主汽门突然关闭，90min后，高压左侧主汽门也发生关闭，被迫造成2号机组停运。自此以后至1997年，2号机组6个电液伺服阀总共发生8起阀门关闭故障，每次造成机组负荷大幅度波动。
3　故障原因分析
　　华能岳阳电厂针对阀门关闭故障现象，作了大量的检查分析。
3.1　DEH控制系统软件故障
　　该类故障包括软件突然出错，阀门特征参数发生了变化，可调参数被修改，软件带有病毒，系统某个环节通信突然中断等。不过，DEH系统信息量并不大，操作量不多，软件设计比较科学，加上管理严格，发生DEH系统软件故障的可能性极小。
3.2　DEH控制系统硬件故障
　　比如工作/备用阀门故障，输入/输出接口模件故障，控制、反馈信号回路短路、断线、接触不良，阀门跳闸回路故障，公用电源故障等等。由于在硬件上采用冗余设计，只要运行、维护检查措施到位，因此发生硬件故障的可能性也不大。
3.3　电液伺服阀本身故障
　　该故障是指伺服阀本身控制短路或断线，零部件腐蚀、密封件损坏造成泄漏，滤油器堵塞造成油流不畅等。经过对2号机组故障电液伺服阀的解体检查，发现伺服阀滤油器上附有一层比较均匀的褐色涂层，使伺服阀动作不灵敏，甚至粘结卡住，造成了汽轮机阀门关闭。
3.4　抗燃油质不合格
　　1994年，2号机组抗燃油油质不合格，其颗粒度、酸性等指标均超过规定标准，致使伺服阀前的过滤器差压报警而没有及时发现，并最终导致2号机2个高压主汽门关闭而使机组停运。
3.5　其它故障
　　其它故障是指可能存在的汽轮机阀门油动机损坏，弹簧失效，密封件损坏及阀门反馈机构脱落等。
　　经过以上分析，可以认为：抗燃油油质不合格及电液伺服阀滤油器堵塞是造成伺服阀突关的主要原因，但也不能忽略其它原因的存在。
4　处理措施
　　针对电液伺服阀突关故障发生的原因，华能岳阳电厂采取了如下措施。
4.1　加强抗燃油系统运行管理和监督
　　主要工作如下：(1)在1994年2号机组大修中，对2号机不合格的抗燃油进行了置换，对管路、容器进行了吹扫、清洗。(2)加强了对抗燃油净化装置的运行管理和检修改造工作，提高了净化装置的运行效率，定期更换硅藻土过滤器和系统中所有精密过滤器。(3)搞好高/中压联合汽门的保温工作，加强了对抗燃油温度的控制，使冷却装置能长期可靠运行并有效调节温度。(4)使用合适的密封材料，如氟硅橡胶等。(5)定期对抗燃油进行取样检查和化验，确保油质符合规定标准。
4.2　定期清洗或更换电液伺服阀内滤油器
　　由于电液伺服阀滤油器上包裹着一层比较均匀的褐色物质，造成伺服阀粘结卡住，致使阀门关闭。经过对滤油器的跟踪检查发现，伺服阀滤油器每半年就须清洗或更换一次，否则就可能造成严重后果。如对整件伺服阀进行更换，则造成相当大的的浪费，于是，一般采取清洗或更换伺服阀滤油器的办法，这样既经济，又能保证质量，不会改变伺服阀的工作特性。
4.3　加强对DEH控制系统的检查和维护
　　运行中，认真执行定期巡回检查制度，软、硬件由专人负责保管、维护，有关数据应按规定办理手续后才能修改，其它软件不能进入该系统；严格按检修质量标准进行检修，对电缆连接接头进行清洗、烘干，对信号端子进行紧固等，有效地保证了控制系统的正常运行。
4.4　进行阀门活动试验
　　在机组冷态启动前，必须进行阀门活动试验。机组运行过程中，定期进行阀门带负荷试验。
5　结束语
　　大型汽轮发电机组汽轮机电液伺服阀一般具有工作稳定可靠，调节特性好，维护量小等优点，但它对加工制造、装配工艺的要求很高，同时对汽轮机电液调节系统和油质的要求也很高。只要掌握电液伺服阀的特性，了解它的故障原因和规律，尽早采取预防措施，就可以把它故障所造成的损失与影响减少到最小。
作者单位：郭世凡(华能岳阳电厂　岳阳　414002)
6　参考文献
　1 上海汽轮机厂.汽轮机电液调节.北京：水利电力出版社
　收稿日期：1999-01-19
　　(责任编辑　李秀平)