汽輪機電液伺服閥突然關閉故障

(1)雙噴嘴動鐵式電液伺服閥的結構和工作原理

    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、零點調整旋鈕、固定節流孔、濾油器、外殼等主要零部件組成，如圖E所示。

    高壓油進入伺服閥后分成2股油路，一路經過濾油器，到左右端的固定節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。在穩定工況時，兩側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，遮斷了進出執行機構——液壓缸（油動機）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。

    當電調裝置來的電流送人控制線圈時，在永久磁鋼磁場的作用下，產生了偏轉扭矩，使可動銜鐵帶動彈簧管及擋板旋轉，改變了噴嘴與擋板的間隙。間隙減小一側的油路油壓升高，間隙增大一側的油路油壓降低。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節汽閥的開度。當可動銜鐵、彈簧管及擋板旋轉時，彈簧管發生彈性變形，反饋桿發生撓曲。待斷流滑閥在兩端油壓差的作用下產生位移時，就使反饋桿產生反作用力矩，它與彈簧管、銜鐵等的反動力矩一起與輸入電流產生的主動力矩相比較，直到總力矩的代數和等于零為止，即斷流滑閥達到一個新的平衡位置，這一位置與輸入電流增量成正比。當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

    某電廠汽輪機高壓主汽門、高壓調節汽門、中壓調節汽門各2個，每臺機組共配有6個電液伺服閥，整個汽輪機不設任何旁路。某日運行中，2號機右側高壓主汽門突然關閉，90min后，左側高壓主汽門也發生關閉，造成2號機組被迫停運。此后2號機組6個電液伺服閥又發生多起閥門關閉故障，每次都造成機組負荷大幅度波動。

(3)故障原因分析

    ①DEH控制系統軟件故障  該類故障包括軟件突然出錯、閥門特征參數發生變化、可調參數被修改、軟件帶有病毒、系統某個環節通信突然中斷等。不過，DEH系統信息量并不大，操作量不多，軟件設計比較科學，加上管理嚴格，發生軟件故障的可能性極小。

    ②DEH控制系統硬件故障  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計，因此只要運行、維護、檢查措施到位，發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。經過對2號機組故障電液伺服閥的解體檢查，發現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，甚至黏結卡住，造成了汽輪機閥門關閉。

    ④抗燃油質不合格  2號機組曾因抗燃油油質不合格，其顆粒度、酸性等指標均超過規定標準，致使伺服閥前的過濾器差壓報警而沒有及時發現，并最終導致Z號機2個高壓主汽門關閉而使機組停運。

    ⑤其他故障  其他故障是指可能存在的汽輪機閥門油動機損壞、彈簧失效、密封件損壞及閥門反饋機構脫落等。

    經過以上分析，可以認為抗燃油油質不合格及電液伺服閥濾油器堵塞是造成伺服閥突關的主要原因，但也不能忽，略其他原因的存在。

(4)處理措施

    對電液伺服閥突關故障發生的原因，應采取如下措施。

    ①加強抗燃油系統運行管理和監督  主要工作如下：a．在大修中，對不合格的抗燃油進行置換，對管路、容器進行吹掃、清洗；b．加強了對抗燃油凈化裝置的運行管理和檢修改造工作，提高凈化裝置的運行效率，定期更換硅藻土過濾器和系統中所有精密過濾器；c．搞好高/中壓聯合汽門的保溫工作，加強對抗燃油溫度的控制，使冷卻裝置能長期可靠運行并有效調節溫度；d．使用合適的密封材料，如氟硅橡膠等；e．定期對抗燃油進行取樣檢查和化驗，確保油質符合規定標準。

    ②定期清洗或更換電液伺服閥內濾油器  電液伺服閥濾油器上包裹著一層比較均勻的褐色物質，造成伺服閥黏結卡住，致使閥門關閉。伺服閥濾油器每半年就須清洗或更換一次，否則就可能造成嚴重后果。如對整件伺服閥進行更換，則造成相當大的浪費。采取清洗或更換伺服閥濾油器的辦法，既經濟，又能保證質量，不會改變伺服閥的工作特性。

    ③加強對DEH控制系統的檢查和維護運行中，認真執行定期巡回檢查制度，軟、硬件由專人負責保管、維護，有關數據應按規定辦理手續后才能修改，其他軟件不能進入該系統；嚴格按檢修質量標準進行檢修，對電纜連接接頭進行清洗、烘干，對信號端子進行緊固等，保證控制系統的正常運行。

    ④進行閥門活動試驗在機組冷態啟動前，必須進行閥門活動試驗。機組運行過程中，也要定期進行閥門帶負荷試驗。

(5)小結

    大型汽輪發電機組汽輪機電液伺服閥一般具有工作穩定可靠、調節特性好、維護量小等優點，但它對加工制造、裝配工藝的要求很高，同時對汽輪機電液調節系統和油質的要求也很高。掌握電液伺服閥的特性，了解其故障原因和規律。盡早采取預防措施，就可以將故障所造成的損失與影響減少到最小。