电液伺服阀的内泄漏特性及故障在线分析实例-

1、ment-Enhancing Enterprise E11AMT 网站客户关系管理研究小组,相识“客户关系管理”,企业活力,2000年10期12陈兵兵,面向感情消费时代客户关系管理系统浅析,企业管理,1999年11期(收稿日期:2005-10-18在汽轮机电液控制系统(DEH 中,作为电液转换元件的电液伺服阀的作用十分重要。电液伺服阀的稳定可靠性直接影响到机组的安全稳定运行。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,而DEH 系统普遍采用磷酸酯抗燃油,其稳定性较差。主要表现为污染颗粒度的增加和酸值升高,抗燃油污染颗粒度增加,极易造成伺服阀堵塞、卡涩,同时,形成颗粒磨损,使阀芯的磨损

2、加剧,内泄漏量增加;酸值升高,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,这是使伺服阀内泄漏增加的主要原因。本文就针对汽轮机DEH 系统中电液伺服阀的内泄漏故障的在线检测及诊断问题予以详细的分析与探讨。1电液伺服阀的工作原理及应用电液伺服阀是一种将小功率电信号转换为大功率的液压能输出,以实现对流量和压力控制的转换装置,其具体结构原理图见图1。输入到力矩马达线圈的电气控制信号在衔铁两端产生磁力,使衔铁挡板组件绕弹簧管支承旋转。当挡板的偏移使喷嘴挡板的两个间隙不相等时,两喷嘴后侧的压力就不相等,它们作用于阀芯的两端使阀芯移动,同时打开滑阀进油节流边和回油节流边,使一侧控制腔与供油

3、腔相通,另一侧控制腔与回油腔相通。阀芯推动反馈杆端部的小球,产生反馈力矩作用在衔铁挡板组件上。当反馈力矩逐渐等于电磁力矩时,衔铁挡板组件被逐渐移回到对中位置(近似对中位置。于是,阀芯停留在某一平衡位置,此时反馈杆的力矩等于输入控制电流产生的力矩,因此,阀芯位置与输入控制电流的大小成正比。当供油压力及负载压力(或压差一定时,输出到负载的流量与阀芯位置(开口量成正比。电液伺服阀集中了电信号具有传递快,线路连接方便,便于遥控,容易检测、反馈、比较、校正和液压动力具有输出力大、惯性小、反应快等优点,而成为一种控制灵活、精度高、快速性好、输出功率大的控制元件,在汽轮机电液控制系统(DEH 中得到广泛的应

4、用,图2为汽轮机调节汽门电液执行机构示意图。电液伺服阀的内泄漏特性及故障在线分析实例Internal Leakage Trait of Servovalves And Its One Instance of Fault Analysis李福尚1,张继木2,郑广良2,李军2,李海尚3(1.山东电力研究院,山东济南250002;2.山东里彦电厂,山东邹城273500;3.山东莱芜发电厂,山东莱芜271102摘要:介绍了电液伺服阀的工作原理及其内泄漏特性,在此基础上对一典型的汽轮机电液控制系统中伺服阀内泄漏故障实例进行了详细的分析,对于在线运行的机组,该分析处理方法具有一定的参考价值。关键词:伺服阀

5、;内泄漏;零位;数字电液控制系统Abstract :In this paper,working principle and internal leakage traits of the servovale are introduced respectively,as one typical instance,the fault analysis of it's internal leakage of DEH is provided in detail,and the online analyzed method is prevailing .Key words :Servovalve;

6、Internal leakage;Zero position;Digital electro-hydraulic control system (DEH中图分类号:TK26文献标识码:B文章编号:1007-9904(200602-0020-03经验交流图1喷嘴挡板式二级力反馈电液伺服阀ABP cP sP sTTP sSSP sN N表2GV2伺服阀更换前后数据测试(机组单阀状态运行A 泵出口油压(MPa A 泵电流(A A 泵流量(L/min DEH 系统油压(MPa 更换前13.537.87612.5更换后14.538.27013.52电液伺服阀的内泄漏特性首先介绍一下电液伺服阀零偏的概念,

7、当线圈中的电流为零时,伺服阀的输出流量不为零,这称为零偏。空载情况下,使输出流量为零时阀芯位置称为零位。为使阀芯处于零位需要输入的控制电流称为零偏电流。零偏的大小以流量曲线上往返两次时,零偏电流绝对值的平均值与额定电流之百分比来表示。规定在伺服阀寿命期间,零偏应小于3%。伺服阀的内泄漏特性是指伺服阀输出流量为零(在负载通道关闭时,由回油口流出的内部泄漏流量,通常泄漏流量随输入电流变化而变化,当阀处于零位时为最大值Q c ,见图3。对于两级伺服阀泄漏量由前置级的泄漏量Q p0和输出级的泄漏量Q L 组成。零位泄漏量Q c 对新阀可作为滑阀制造质量指标,对旧阀可反映其磨损情况。另外,伺服阀的压力特

8、性也能反映其内泄漏情况。压力特性曲线是输出流量为零(将伺服阀的负载口堵死时,负载压力P L 随输入电流的变化曲线。在压力特性曲线上某点或某段的斜率即为压力增益。伺服阀的压力增益越高,伺服系统的刚度越大,克服负载能力越强,系统误差越小。压力增益越低,表明零位泄漏量大,阀芯和阀套配合不好,从而使伺服系统的响应迟缓。3电液伺服阀内泄漏故障实例分析山东里彦发电厂#6机2004年2月下旬投产试运行,3月8日运行人员发现B 侧DEH 油泵出口油压持续下降,由设定的14.5MPa 最低降至12.6MPa ,且下降趋势明显。倒A 泵运行情况类似,调整泵出口压力控制阀升压效果不明显,一直靠调整泵出口流量来维持D

9、EH 系统油压。至3月14日泵出口流量已由原来的45L/min 升至70L/min ,为此,通过分别关闭油动机压力油进油遮断阀对#6机四个高压调门进行逐一在线试验,试验结果见表1。由表1试验数据可以看出,调门油动机全开状态(机组滑压运行比机组单阀运行DEH 系统油压有所升高,而泵出口流量减少19L/min ;泵出口流量由GV2隔断前的46L/min 降至隔断后的25L/min ,说明GV2油动机液控部件内漏严重,为此更换该油动机伺服阀作进一步试验,结果见表2。由表2试验数据可以看出,更换GV2伺服阀后,DEH 油系统情况有所改善,但并未根本解决问题。为此将更换后的GV2伺服阀与其余三个高调门伺

10、服阀作进一步的对比试验,试验方法为:在机组滑压运行状态下,通过操作盘指令表1对比数据测试(油温:48A 泵出口油压(MPa A 泵电流(A A 泵流量(L/min DEH 系统油压(MPa 单阀运行(开度为36%15.039.87014.0调门全开15.332.54914.415.332.54914.415.531.946.514.315.432.14614.515.428.72514.315.2532.04714.315.432.24614.615.529.33614.415.428.33514.4GV1全开全关GV2全开全关GV3全开全关GV4全开全关图3电液伺服阀的内泄漏特性q (

11、93;qq +q I0q Q c Q L +Q p0QQ p00I 图2汽轮机调节汽门电液执行机构示意图1-调节汽门2-位移传感器3-卸荷阀4-电液伺服阀5-油动机6-截止阀7-逆止阀DP-有压回路HP-压力油OPC-超速保护回路1234567(下转第29页给定,分别对四个高调门的不同开度时的DEH油系统情况进行测试对比。结果见表3。由这次试验数据可以看出,更换后的GV2伺服阀,在该调门处于某一开度或全关状态下,DEH油系统的系统油压和输出流量基本不变,都维持在一个正常的工作范围内,而GV1、GV3、GV4伺服阀在所处调门某一开启位置或全关状态下,DEH油系统的系统油压虽然保持稳定,但系统流量

12、均相差很大。这是由于调门在某一中间开度位置时,该伺服阀处于动态零位,根据伺服阀的内泄漏特性,此时内泄漏量最大;在调门全开或全关状态,由于机械零偏或指令电流作用下,伺服阀不在零位位置时,泄漏量相对偏小。很显然这三个伺服阀在零位位置时的内泄漏量均已严重超出正常工作范围,而更换前的GV2伺服阀无论在动态零位位置还是非零位位置,其内泄漏量都已严重超标。更换GV1、GV3、GV4伺服阀后,该机组单阀运行,DEH油系统油压调整到13.5MPa,系统流量恢复到正常的40L/min左右。4结论对于投产试运行不足一个月的机组,四个高调门伺服阀同时出现了严重的内泄漏故障,对油质的化验结果显示,抗燃油酸值、电导率指

13、标不合格,经检查发现DEH供油系统的抗燃油再生装置出现故障,该装置功能投入后系统恢复正常。(收稿日期:2005-09-27表3四个高调门的不同开度时数据测试阀门行程(%A泵电流(AA泵流量(L/minDEH系统油压(Mpa单阀运行30%38.67113.2滑压运行100%29.74014.4GV136%34.65514.1 030.94114.6GV236%272714.5 0272714.5GV336%34.25514.3 030.44014.6GV436%30.64414.2 0272714.6来说,这点偏差是完全可以接受的。因为它已经小于被测电压互感器允许误差的1/10了。可以说,仿真测

14、量达到了很好的效果。要保证仿真测量的误差偏量的大小,除了电压互感器校验仪的分辨率能达到条件外,另外的一个主要影响因素就是标准电压互感器的在测算一次绕组内阻抗时的两个一次电压参考点间的空载误差偏量,理论上说,希望此偏量为零,但这一点比较难以达到,因为低压电压互感器的空载误差曲线本身就不是一条直线,且要使低压电压互感器的变比和高压电压互感器的变比相同,往往要在其二次级联感应分压器,级联后的电压互感器的误差两个一次电压参考点的偏差将更大,解决的方法:1如有条件的话可以用标准高压电压互感器事先标定级联后的低压互感器的误差值,其数据用作修正仿真值用。2选用准确度等级较高的低压电压互感器标准(如测量0.2

15、级的试品,标准选用0.01级,因为级联后的低压电压互感器在仿真测量中,往往运行在其额定电压的80%U N100%U N区间,而此区间的空载误差曲线相对较为平整,可以近似认为误差偏量为零。4结束语本文阐述的方法,较好的解决了现场高压电压互感器误差测量问题,对于准确度等级高于0.2级的高压电压互感器也同样可行,只是需要注意电压互感器校验仪的分辨率和低压电压互感器的空载误差对被试品的影响,此两点是仿真测量过程中误差控制的关键。另外此方法不仅解决了对现场高压电压互感器试验时的高压标准问题,同时也解决了具体试验时的升压问题,相应的也减少了现场试验时需要大的空间问题,由于GIS站中电磁式电压互感器存在的大

16、的分布电容及场地较小,所以特别适合现场测量GIS中的电磁式电压互感器的误差试验。参考文献:1王乐仁杜汉玉.电压互感器“低较高”法的发展与应用.J高电压技术.武汉高压研究所,2002(82赵修民.利用低压电压互感器测定高压电压互感器误差的方法.J电测与仪表,1985(13赵修民.测量用互感器.M机械工业出版社.1987(收稿日期:2005-12-27作者简介:徐家恒(1969-1993年毕业于西安交通大学电磁测量与仪表专业,主要从事互感器实验室和现场的检定和测试工作。"""""""""""""""""""""""""&qu