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国产200MW机组电液伺服阀故障的原因分析与处理

时间:2020-12-04 10:52:13 机电一体化毕业论文 我要投稿

国产200MW机组电液伺服阀故障的原因分析与处理

  摘 要:随着自动化程度的提高,汽轮机数字电液控制系统已得到广泛应用,EH油系统作为汽轮机数字电液控制系统的重要组成部分,它的故障严重危及汽轮机的安全运行。电液伺服阀是EH油系统中执行机构的重要部件,分析伺服阀故障原因及处理是一项很重要的工作。

  关键词:汽轮机;电液伺服阀;抗燃油;油质

  1、概述

  富拉尔基发电厂总装机容量为1200MW,为6台哈尔滨汽轮机厂生产的N200—130—535/535型汽轮机。6台机组经过改造,设备选用上海新华控制工程有限公司生产的DEH—ⅢA型纯电液调节系统。改造后,6台机组经过多次启停机及长周期运行考验,使用情况良好。但在使用中也暴露了一些问题,特别是电液伺服阀经常出现故障,现概括如下,以便大家探讨和改进完善。

  2、电液伺服阀的结构和工作原理

  电液伺服阀是由控制线圈、永久磁钢、可动衔铁、弹簧管、挡板、喷嘴、断流滑阀、反馈杆、零点调整钮、固定节流孔、滤油器、外壳等主要零件组成。

  电液伺服阀的工作原理是一个力矩马达和两级液压放大反馈系统所组成。第一级液压放大是双喷嘴和挡板系统;第二级放大是滑阀系统。

  当电调装置来的电流进入控制线圈时,在永久磁钢的作用下产生偏转扭矩,使衔铁旋转带动挡板,改变喷嘴与挡板间隙,从而产生油压差,使油缸活塞移动,输出位移量来操纵调节汽阀的开度。为了增加调节系统的稳定性,在伺服阀中设置了反馈弹簧。另外,在伺服阀调整时有一定的机械零偏,以便在运行中突然发生断电或失去电信号时,借机械力量,最后使滑阀偏移一侧,使汽阀关闭。

  3、具体问题的提出

  华电富拉尔基发电厂汽轮机调节系统的工作介质是高压抗燃油,化学名称为三芳基磷酸酯,简称EH。每台机组高压调节汽门、中压调节汽门各4个,共配用了8个电液伺服阀。

  2010年5月份,#3机组正常运行时,#1高压调速汽门突然关闭,造成机组负荷的波动。2010年12月份,#6机#3中压调速汽门也突然关闭。这两次情况经运行、检修人员及时处理,均未造成较大影响。这几年其它机组也相继发生过类似现象。经过几年来的跟踪分析发现多数情况都是电液伺服阀卡、堵造成的。

  4、故障原因分析

  针对我厂阀门关闭故障现象,作了大量检查分析

  4.1、控制部分故障

  4.1.1、DEH控制系统软件故障

  该类故障包括软件突然出错,阀门特征参数发生了变化,可调参数被修改,软件带有病毒,系统某个环节通信突然中断等。不过DEH系统信息量并不大,操作量不多,软件设计比较科学,加上管理严格,发生DEH系统软件故障的可能性极小。

  4.1.2、DEH控制系统硬件故障

  比如工作/备用阀门故障,输入/输出接口模块故障,控制、反馈信号回路短路、断线、接触不良等等。由于硬件设计较科学,只要运行,维护检查措施到位,发生硬件故障的可能性也不大。

  4.2、电液伺服阀本身故障

  电液伺服阀本身故障是指伺服阀控制短路或断线。零部件腐蚀、密封件损坏造成泄露,滤油器堵塞造成油流不畅等。

  造成伺服阀本身故障的原因较多,如抗燃油油质不合格,抗燃油油温过高,其颗粒度、酸性等指标超过规定标准等,都会使电液伺服阀工作不正常。

  导致抗燃油油质下降的原因有:

  4.2.、1油中大颗粒杂质进入

  检修过程中,结合件、零部件未清洗干净,检修环境不清洁,密封件老化脱落,EH油对油箱、管道内壁上有机物的溶解和剥离,EH油泵、冷却泵、滤油泵及部件金属间摩擦所产生的金属碎屑进入EH油中。

  4.2.2、抗燃油水解和酸性腐蚀

  EH油是一种磷酸脂,和其它脂类一样都能水解,磷酸脂水解后会生成磷酸根和醇类。所产生的酸性产物又进一步水解,促进敏感部件的腐蚀,而且三芳基磷酸脂对周围环境中的潮气吸附能力特别强,在北方夏季连续的阴雨天气里,可能会使EH油中含水量增大,使水中的酸性指标增加,导电率增大。酸值一般规定在0.5mgkoH/g以下,当酸值超过0.1mgkoH/g时就必须及时检查维护。酸值超标,导电率增大,就会引起电液伺服阀受到不同程度的腐蚀,在滑阀凸肩、喷嘴及节流孔处腐蚀尤为严重。另外,抗燃油油温过高会加剧电化学腐蚀。

  4.2.3、抗燃油油温过高

  高压抗燃油正常工作温度为20~60℃,当EH油长期在高温上限左右工作时,会发生高温氧化和裂变,局部过热就可能发生热裂变,导致酸值增加或产生沉淀,增加颗粒污染。温度升高还会使油的电阻率降低,对电液伺服阀阀口的电化学腐蚀加剧,使密封件加速老化。

  导致抗燃油油温过高的原因有:

  (1)系统压力调整过高,机械损耗过大。系统离热源太近,管路安装所经过部位环境温度过高。

  (2)有压回油单向阀漏流,系统溢流阀调整值过低。系统溢流阀调整值一般应高于泵出口2.5~3.0MPa。如出现此类情况,将使高压油直接流回油箱,使油箱内油温升高。

  (3)伺服阀热工偏值设定不准,造成伺服阀漏流。

  (4)滤网、冷油器堵或冷却水水温过高,循环不畅。

  如我厂#6机组EH油冷却水有两套水源。一套为生活水,一套为稳压水箱来水,做为备用水源。运行期间EH油温经常偏高,经分析检查发现,生活水水温过高,后来在#6机小修期间将生活水改为深井水。冷却水温度降低了,EH油温也降低了。

  (5)卸荷阀卡涩或安全油压过低

  当油动机上卸荷阀发生卡涩时就会造成卸荷阀漏流。漏流较大时,油动机不能正常开启。漏流较小时,回油温度就会升高。当安全油压降低时,会使一个或几个卸荷阀关闭不严造成油动机内漏,使回油温升高。

  综上所述,可以认为:高压抗燃油油质不合格,抗燃油温过高及抗燃油水解,酸性腐蚀是造成伺服阀故障的主要原因,但也不能忽略其它原因的存在。

  5、EH油系统日常维护和故障防范措施

  针对抗燃油电液伺服阀故障发生的原因,我厂加强了抗燃油的日常维护、运行管理和监督。要保证EH油系统的安全稳定运行,就要加强对系统的.日常维护,包括系统的清洁、检查、更换、EH油的更新等,主要工作如下:

  (1)条件允许的情况下,根据化验结果,对不合格的抗燃油进行置换,对管路、容器进行吹扫、清洗。

  根据上表可以看出#4、#6机抗燃油酸值偏高,#5机抗燃油酸值已超过规定值0.50mgkoH/g,必须置换。

  (2)搞好工作现场汽门、管路的保温工作,特别是十米EH油管附近热源,一定要做好保温及防辐射热工作。合理安排EH油管路,加强对抗燃油温度的控制,使冷却装置能长期安全可靠运行,并能有效调节温度。

  (3)加强对抗燃油净化装置的运行、管理和检修改造工作,提高净化装置的净化效率,定期更换硅藻土过滤器和系统中所有精密过滤器,必要时可以增加一套独立的抗燃油再生装置。

  (4)定期对抗燃油进行取样,检查和化验,加强化学监督,不合格的油绝不能进入EH油箱,不同厂家的EH油也不要混用,并及时进行EH油的滤油工作,保证EH油的油质,符合规定标准。

  (5)利用大、中、小修及临时停机的机会,经常对伺服阀进行试验、清洗、检查,对有问题的伺服阀必须及时处理。

  6、结束语

  只要掌握了电液伺服阀的特性,了解它的故障原因和规律,尽早采取预防措施,就可以把故障所造成的损失与影响减少到最小。

  参考文献:

  [1]上海汽轮机厂汽轮机电液调节.北京:水利电力出版社.

  [2]EH油系统常见故障分析及维护.嵩屿电厂.

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