電液伺服閥的內(nèi)泄漏特性及故障在線分析
在汽輪機電液控制系統(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組的安全穩(wěn)定運行。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??谷加臀廴绢w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,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,在汽輪機電液控制系統(tǒng)(DEH)中得到廣泛應(yīng)用,圖10為汽輪機調(diào)節(jié)氣門電液執(zhí)行機構(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??蛰d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,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號機投產(chǎn)試運行,運行人員發(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)閉油動機壓力油進油遮斷閥對6號機四個高壓調(diào)門進行逐一在線試驗,試驗結(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,該機組單閥運行,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)試運行不足一個月的機組,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。