EH系统中电液伺服阀常见问题及对策.doc

EH系统中电液伺服阀常见问题及对策 0 前言目前，300MW以上机组广泛采用数字电液调节系统（DEH），提高了汽轮机的控制性能。电液伺服阀是DEH系统关键元件，其工作可靠性将直接影响到机组的安全经济运行。因此，其性能检测及故障诊断分析更具有现实意义。1 电力系统中电液伺服阀主要形式和特点系统普遍采用力反馈二级电液伺服阀。目前，在300MW以上机组DEH系统中以动圈式伺服阀应用较多。动铁式伺服阀主要有喷嘴挡板式、射流管式两种。电力系统中喷嘴挡板式伺服阀国外的以MOOG76、MOOG78应用较多，国产的以SF21为代表。射流管式伺服阀在电力系统应用日益增加，如美国ABEX425系列、洛杉玑产215A-404等，其中ABEX425系列伺服阀结构较为特殊，性能较好。该种伺服阀工作原理与喷嘴挡板式伺服阀基本相同，是专为汽轮机调节设计制造，结构上有下述特点：一是该种伺服阀结构简单维修方便；二是该伺服阀主阀芯有安全复位弹簧，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，保证机组安全；三是该伺服阀靠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；四是该伺服阀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；五是该伺服阀采用先进技术，射流管较粗，抗污染能力特别强。从上述特点看，该种伺服阀特别适合我国电力系统使用。图1 ABEX425射流管式伺服阀结构原理图2 电液伺服阀的故障模式 电液伺服阀是系统中非常重要的电液转换元件，其性能的优劣将直接影响到系统的安全运行。通过对系统的研究以及几年来维修、检测电液伺服阀的经验，我们总结了系统中电液伺服阀的几种典型故障、故障原因及现象，列于表1， 以便及时地分析、诊断和排除电液伺服阀及系统出现的故障，从而保证机组的安全、经济运行。表1 伺服阀典型故障情况表 项目故 障 模 式故障原因现象及对系统的危害力矩马达1线圈断线1 零件加工粗糙2 引线位置太紧凑阀无动作，驱动电流0，汽门关闭2衔铁卡住或受到限位工作气隙内有杂物阀无动作运动受到限位，系统响应时间变坏3球头磨损或脱落磨损伺服阀性能下降，零区不稳、零漂较大分辨率降低，系统逐渐不稳定，甚至引起震荡。4紧固件松动1 振动2 螺钉未拧到位3 防松设计不完善零偏增大，可能引起伺服阀失效5弹簧管疲劳疲劳伺服阀振动，迅速失效，引起汽门摆动直至全开或全关。6反馈杆弯曲疲劳或人为所致阀不能正常工作，伺服阀双向流量不对称，双向调节时间相差很大，系统不稳定喷嘴挡板1喷嘴或节流孔局部堵塞或全部堵塞油液污染系统零偏增大，系统频响大幅度下降，系统不稳定2滤芯堵塞油液污染逐渐堵塞，引起频响有所下降，系统稳定滑阀放大器1刃边磨损磨损泄漏、流体噪声增大零偏增大，增益下降2径向阀芯磨损磨损泄漏逐渐增大零偏增大，增益下降3滑阀卡滞污染、变形波形失真、系统不稳定其它密封件老化寿命已到或油液不适所致阀不能正常工作内、外渗油振动力矩马达中磁通量过大或弹簧管刚度降低伺服阀在调节过程中主阀芯高频振动，导致汽门摆动。3 系统伺服阀应用现状目前，电力部液压控制质量检测中心已对全国电网部分电厂的伺服阀做了检测及维修工作，发现由油质污染造成伺服阀卡涩以及密封件等易损部件损坏故障的占60；由磨损引起泄漏增大故障的占20左右，由其它原因引起性能不稳及参数变化的占60左右，而这些故障发生比较频繁，从使用角度来看，造成这些现象的原因有以下三个方面：（1）油质的劣化。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，在使用过程极易劣化，主要表现为污染颗粒度的增加和酸值升高。伺服阀是一种很精密的元件，对油质污染颗粒度的要求很严，一般要达到NAS16385级，酸值应小于0.2mgKOH/g。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。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。（2）使用环境恶劣。我们对故障阀的使用现场做了调查，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严重影响，力矩马达故障和零偏不稳都是由于使用环境不当造成的。（3）使用了与伺服阀密封件材料不相容的油液。我们在检测过程发现，有些电厂伺服阀的密封件腐蚀、老化现象严重，有的甚至变形、掉渣，引起伺服阀泄漏。一些电厂的伺服阀出故障后送到电力系统以外的单位检修，由于使用了与伺服阀密封件不相容的油液，如液压油、航空液压油等，不仅使伺服阀密封件腐蚀、老化，影响其使用寿命，而且残留伺服阀中的油液将污染系统的抗燃液，加速抗燃液的劣化。4 解决方法从以上的分析可以看出伺服阀是高精密液压元件，其抗污染能力差，对运行、维护、检修有相当高的技术要求，现场无法进行检修和调整，更不具备进行解体处理的条件。解决上述问题有以下几种途径：（1）采用专用技术设备进行检修 必须有专门的检测装置、检修设备，由专业人员进行检测、维护和调整。由于电力系统用伺服阀的工作介质特殊，且伺服阀处于大零偏工作，通用的伺服阀试验台不能满足电力系统用伺服阀的检修工作。为此，质检中心自行研制开发的MSY20电液伺服阀及伺服系统性能试验装置（电力系统首台）解决了现场无法对伺服阀进行检测和维修难题。（2）定期检测电液伺服阀的故障通常有以下几个方面：堵塞、卡涩、零漂超标、零偏值不准、内泄漏超标、振荡、特性变差等，这将导致调节汽门自身摆动、拒关等失控现象，影响机组的安全稳定运行。对运行中的伺服阀，在检修期间应进行检测，可解决以下问题：一、及时清洗及更换易损部件，排除故障；二、诊断伺服阀存在潜在隐患，并在试验台上进行检测维修和调整，使其故障在发生前彻底排除；三、调整处理已变化的伺服阀性能参数，使其性能指标达到机组运行要求。定期检测伺服阀，可使其故障隐患及早消除，保证伺服阀始终处于最佳工作状态。不但可以防止事故因素积累，提高伺服阀使用寿命，同时也减少由于故障伺服阀报废所造成的经济损失，为电厂节约大量资金。如某电厂，伺服阀不检测前每年报废十几台，自定期检测后，现在每年每台机组伺服阀报废仅2台。（3）对新购伺服阀进行检验通过对新购伺服阀检验，可以防止不合格伺服阀进入电力系统；使用前应对其性能参数进行检验和调整，使新伺服阀满足电力系统的运行要求。如新出厂的伺服阀零偏值通常为零值，而电力系统则要求其零偏必须为某一数值，保证机组运行过程中突然发生断电、失去电气信号等特殊工况时，油动机能正常关闭，以防止事故发生。（4）加强油质管理如上所述，抗燃液性能指标的劣化对伺服阀的影响很大，伺服阀的许多故障都与油质有关，因此必须对抗燃油进行再生净化处理，使其性能指标符合运行标准5 结束语 从前面的分析和我们对伺服阀检测经验来看，系统中伺服阀（包括