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135MW汽轮机DEH伺服阀故障原因分析

信息来源:gkong.biz  时间:2011-05-11  浏览次数:93

  南京苏源热电有限公司一期2台135MW机组的电气液压(EH)系统采用高压抗燃油系统,油动机用来控制汽轮机进汽阀门的开度。油动机上的伺服阀将汽轮机控制系统(DEH)的电气信号转换成控制伺服阀滑阀的位移,通过改变油动机下缸的高压抗燃油的进油及泄油量,控制油动机行程位置。DEH控制系统采用的是上海FOXBORO公司的I/Aseries系统,伺服卡为上海汽轮机厂自控中心的SVP-H卡,伺服阀使用美国穆格公司MOOGJ761-003伺服阀。1号机自2004年6月投产以来,经常会发生3号高压调节汽门抖动现象,在改为滑压运行后不久,3号调节汽门突然发生高步抖动。在DEH操作站强置3号调节汽门为手动方式,3号调节汽门仍然抖动,这一故障现象可以排除DEH控制系统及伺服卡故障原因。在排除汽门位置发送器LVDT故障以后,确定抖动是由于伺服阀的故障原因造成的,经更换伺服阀后,3号调节汽门工作正常。
  一、故障原因分析
  1.1 故障分析
  从故障现象可知,调门的抖动是由于油动机油缸不断处于进油和回油两种状态,而DEH开阀或关阀指令不变时,在伺服卡与伺服阀构成的闭环系统中(图1),DEH指令与反馈信号在伺服卡经过PI运算是能够消除偏差而进行稳态的,伺服卡与伺服阀的闭环系统在调试中经过参数整定,在故障前汽机的运行方式是滑压运行,3号调节汽门是开足的,此时DEH指令是不变化的,故调门抖动故障原因由伺服阀引起。而此时伺服阀不能进入平衡状态说明伺服阀定位精度下降,引起闭环系统振荡。
  1.2 MOOGJ761-003伺服阀内部结构及工作原理
  MOOGJ761-003伺服阀是喷嘴挡板式伺服阀。由两级液压放大及机械反馈系统所组成。第一级液压放大是双喷嘴和挡板系统;第二级功率放大是滑阀系统。调节汽门的油动机是单侧作用、推式的,油动机活塞杆与调节汽门相连,活塞杆向上移动为开阀,调节汽门上部重型弹簧使调节汽门保持在关闭位置,如图2所示,调节汽门的开启是控制伺服阀的滑阀凸肩1打开连通EH压力油的进油口,接通了连通着调节汽门油动机下缸的油口,油动机下缸的进油量多少决定了调节汽门的开度,油动机下缸进油量增加,压力升高,推动活塞上移,活塞杆上移带动调节汽门上移,克服调节汽门上部重型弹簧的作用力开至要求的位置,实现了调节汽门的开启控制;而调节汽门的关闭是控制伺服阀的滑阀凸肩2打开与有压回油相通的泄油口,使之与调节汽门油动机下缸油口相通,油动机下缸的泄油量决定调节汽门的关阀量,油动机下缸泄油,压力下降,活塞下移,在调节汽门上部重型弹簧作用下,将调节汽门关至所要求的位置。
  1.3 伺服阀故障原因分析
  从伺服阀的工作原理可以看出,当伺服阀的滑阀凸肩1、2不能完全堵住对应的EH压力油的进油口和有压回油的泄油口,会导致滑阀在不停的做左右往复运动,使油动机下油缸不断处于进油和泄油两种状态,调节汽门随之抖动。在故障前的运行检查中曾发现3号调门的有压回油管回油流量较之其他调门回油流量大,回油管发烫,且有轻微振动,而伺服阀2个喷嘴的回油流量是很有限的,只能说明油动机下油缸有泄漏油,泄漏是由于伺服阀造成的,而伺服阀滑阀的凸肩1、2不能准确封堵进油口及泄油口是根本原因。
  造成滑阀凸肩不能精确定位封堵住EH压力油的进油口和有压回油的泄油口原因有:伺服阀第一级液压放大的喷嘴磨损或喷嘴部分堵塞;滑阀卡涩;滑阀凸肩的锐边磨损;EH压力至左右侧油室的缩孔部分堵塞;伺服阀机械零偏调整不准确。这些原因都有可能造成滑阀凸肩不能精确封堵住压力油的进油口和有压回油的泄油口,使滑阀发生往复动作,油动机下油缸不断处于进油或泄油的过程,随着伺服阀泄漏量的增加,伺服卡与伺服阀组成的闭环系统就会处于振荡状态,一但闭环系统出现振荡,在高压EH油的冲蚀下,滑阀凸肩的锐边将会被磨损,进一步加重伺服阀的泄漏量,汽门的抖动幅度也将迸一步增大,这种恶性循环使得油动机的下油缸不停的进油和泄油,调门也随之开和关,最终引发调节汽门大幅抖动的故障。3号调节汽门在静态调试阶段曾发现伺服阀机械零偏有偏差,机械零偏使3号调门有轻微的晃动现象,临时对机械零偏进行了调整,消除了晃动现象,但由于没有经过校验台的校验,机械零偏的调整精度不高。所以对于3号调节汽门伺服阀,经过一段时间的使用,其滑阀凸肩的锐边磨损应当是比较严重的。故障处理后,将3号调节汽门的伺服阀拆下,送返至上汽厂清洗检修,厂家检测结果与我们的判断是一致的,滑阀凸肩的锐边已磨损,无法修复,由厂家重新更换了新的伺服阀。
  二、总结与建议
  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,调门发生抖动,要立刻采取措施,防止高频抖动损坏伺服阀。因此应当采取以下的技术措施:
  (1)定期进行油质化验,保证EH抗燃油的清洁,防止伺服阀堵塞。如发现调门晃动,要及时采取措施,否则会造成第二级滑阀的凸肩锐边的永久性磨损,而这种磨损是不能修复的。
  (2)在运行中定期检查调门的回油管路,在调门稳态时比较各调节汽门有压回油管路的泄漏量情况,掌握伺服阀的工作状态。
  (3)保证DEH控制系统、伺服卡及LVDT的正常工作,防止由于电信号的不稳定或不准确及控制回路参数整定的不当而造成伺服阀滑阀动作频繁而损坏伺服阀。
  (4)更换使用新伺服阀时,应准确调整伺服阀的机械零偏。

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