汽輪機(jī)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(diǎn)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(jìn)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(jìn)出執(zhí)行機(jī)構(gòu)——液壓缸(油動機(jī))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(dāng)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(jī)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(dāng)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(dá)到一個新的平衡位置,這一位置與輸入電流增量成正比。當(dāng)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(jī)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(jī)組共配有6個電液伺服閥,整個汽輪機(jī)不設(shè)任何旁路。某日運(yùn)行中,2號機(jī)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(jī)組被迫停運(yùn)。此后2號機(jī)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(jī)組負(fù)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(xué),加上管理嚴(yán)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(yùn)行、維護(hù)、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(jī)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(jī)閥門關(guān)閉。
④抗燃油質(zhì)不合格 2號機(jī)組曾因抗燃油油質(zhì)不合格,其顆粒度、酸性等指標(biāo)均超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),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(dǎo)致Z號機(jī)2個高壓主汽門關(guān)閉而使機(jī)組停運(yùn)。
⑤其他故障 其他故障是指可能存在的汽輪機(jī)閥門油動機(jī)損壞、彈簧失效、密封件損壞及閥門反饋機(jī)構(gòu)脫落等。
經(jīng)過以上分析,可以認(rèn)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(qiáng)抗燃油系統(tǒng)運(yùn)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(jìn)行置換,對管路、容器進(jìn)行吹掃、清洗;b.加強(qiáng)了對抗燃油凈化裝置的運(yùn)行管理和檢修改造工作,提高凈化裝置的運(yùn)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(qiáng)對抗燃油溫度的控制,使冷卻裝置能長期可靠運(yùn)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(jìn)行取樣檢查和化驗(yàn),確保油質(zhì)符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
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(yán)重后果。如對整件伺服閥進(jìn)行更換,則造成相當(dāng)大的浪費(fèi)。采取清洗或更換伺服閥濾油器的辦法,既經(jīng)濟(jì),又能保證質(zhì)量,不會改變伺服閥的工作特性。
③加強(qiáng)對DEH控制系統(tǒng)的檢查和維護(hù)運(yùn)行中,認(rèn)真執(zhí)行定期巡回檢查制度,軟、硬件由專人負(fù)責(zé)保管、維護(hù),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(jìn)入該系統(tǒng);嚴(yán)格按檢修質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢修,對電纜連接接頭進(jìn)行清洗、烘干,對信號端子進(jìn)行緊固等,保證控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
④進(jìn)行閥門活動試驗(yàn)在機(jī)組冷態(tài)啟動前,必須進(jìn)行閥門活動試驗(yàn)。機(jī)組運(yùn)行過程中,也要定期進(jìn)行閥門帶負(fù)荷試驗(yàn)。
(5)小結(jié)
大型汽輪發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)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(hù)量小等優(yōu)點(diǎn),但它對加工制造、裝配工藝的要求很高,同時對汽輪機(jī)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(yù)防措施,就可以將故障所造成的損失與影響減少到最小。