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汽輪發(fā)電機(jī)組EH油泵電流異常分析與處理

2015-04-26 08:24:52何冬輝魏長(zhǎng)宏安凱
機(jī)床與液壓 2015年9期
關(guān)鍵詞:油量執(zhí)行機(jī)構(gòu)油泵

何冬輝,魏長(zhǎng)宏,安凱

(遼寧東科電力有限公司,遼寧沈陽(yáng) 110006)

0 前言

EH控制系統(tǒng)作為汽輪發(fā)電機(jī)組數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)的液壓調(diào)節(jié)保安部分,其主要功能是接收DEH控制系統(tǒng)的輸出指令,將DEH指令信號(hào)轉(zhuǎn)換為汽輪機(jī)閥門(mén)動(dòng)作信號(hào),控制汽輪機(jī)各汽門(mén)的開(kāi)度,調(diào)節(jié)進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量,從而調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷[1]。而EH液壓系統(tǒng)出現(xiàn)油壓波動(dòng)大、油量急劇變化、EH油泵調(diào)節(jié)裝置不靈活等故障都將直接影響到調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,直接威脅機(jī)組的正常運(yùn)行[2]。因此,分析EH油系統(tǒng)故障的原因有利于指導(dǎo)電廠(chǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

本文作者針對(duì)性的分析了機(jī)組某次啟動(dòng)調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)EH油泵電流急劇變化、系統(tǒng)油量也隨之急劇變化等異?,F(xiàn)象,結(jié)合試驗(yàn)分析其原因并提出了處理對(duì)策,具有重要的參考價(jià)值。

1 EH系統(tǒng)介紹

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

某廠(chǎng)新投產(chǎn)的汽輪機(jī)機(jī)組EH系統(tǒng)以高壓抗燃油為介質(zhì),主要由供油系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成。供油系統(tǒng)部分又可分為供油裝置、自循環(huán)冷卻系統(tǒng)、自循環(huán)再生過(guò)濾系統(tǒng)以及油管路及附件(油管路、高壓蓄能器、膨脹支架等)。EH油泵額定電流為54 A,最大流量為100 L/min。液壓站的輸出壓力整定為14±0.2 MPa,溢流閥整定在17±0.2 MPa。執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分包含高、中壓主汽閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)各2臺(tái),高壓調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)4臺(tái),中壓調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)2臺(tái)。所有閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)均靠液壓力開(kāi)啟閥門(mén),彈簧力關(guān)閉閥門(mén)。

1.2 液壓工作原理

由交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)高壓柱塞泵(恒壓變量柱塞泵PV29),是一種變量的液壓能源,泵組根據(jù)系統(tǒng)所需流量自行調(diào)整,以保證系統(tǒng)的壓力不變[3]。當(dāng)系統(tǒng)需要增加或減少用油量時(shí),泵會(huì)自動(dòng)改變輸出流量,維持系統(tǒng)油壓在14 MPa,當(dāng)系統(tǒng)瞬間用油量很大時(shí)蓄能器將參與供油。

中壓主汽閥(RSV)為開(kāi)關(guān)型兩位式執(zhí)行機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)安裝于閥門(mén)彈簧操縱座上,它的油缸活塞桿與閥門(mén)活塞剛性連接在一起,油缸活塞桿運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)閥桿做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng),油動(dòng)機(jī)單側(cè)進(jìn)油,打開(kāi)主汽門(mén)靠油動(dòng)機(jī)的推力,關(guān)閉主汽門(mén)靠彈簧力。

高壓主汽閥(TV)、高壓調(diào)節(jié)閥(GV)和中壓調(diào)節(jié)閥(IV)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為調(diào)節(jié)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)。經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理后的開(kāi)大或關(guān)小調(diào)節(jié)汽閥的電氣信號(hào)經(jīng)過(guò)伺服放大器放大后,在電液伺服閥中將電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào),使電液伺服閥主閥芯移動(dòng),并將液壓信號(hào)放大后控制高壓抗燃油通道,使高壓抗燃油進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞桿下腔,使執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞向上移動(dòng),帶動(dòng)調(diào)節(jié)型汽閥使之開(kāi)啟,或者是使壓力油自活塞桿下腔泄出,借彈簧力使活塞下移,關(guān)閉調(diào)節(jié)型汽閥。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞移動(dòng)時(shí),同時(shí)帶動(dòng)二個(gè)線(xiàn)性位移傳感器(LVDT),將執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞的位移轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào),作為負(fù)反饋信號(hào)與前面計(jì)算機(jī)處理后送來(lái)的信號(hào)相加,由于兩者極性相反,實(shí)際上是相減,只有在原輸入信號(hào)與反饋信號(hào)相加后,使輸入伺服放大器的信號(hào)為零時(shí),伺服閥的主閥回到中間位置,不再有高壓油通向執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞桿下腔,此時(shí)調(diào)節(jié)型汽閥便停止移動(dòng),停留在一個(gè)新的工作位置。

1.3 機(jī)組啟動(dòng)流程

機(jī)組采用高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)方式,其啟動(dòng)流程如圖1所示。

圖1 機(jī)組啟動(dòng)流程示意圖

2 異?,F(xiàn)象

機(jī)組在某次啟動(dòng)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)EH油泵電流異常主要出現(xiàn)在以下三個(gè)階段。

2.1 掛閘階段

圖2 掛閘階段電流變化曲線(xiàn)

從圖2可以看出,機(jī)組兩次掛閘時(shí),隨著RSV閥和GV閥的開(kāi)啟,EH油泵電流從掛閘前33.4 A分別急劇上升到52.3 A/55.4 A,系統(tǒng)油壓并不存在大的波動(dòng),檢查系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)油量也從30 L/min急劇上升到85 L/min,系統(tǒng)并不存在泄漏點(diǎn),蓄能器也都已打開(kāi)。待RSV閥和GV閥全開(kāi)后,電流和流量恢復(fù)正常,電流為25.6 A,油量為28 L/min,此時(shí)TV閥和IV閥為全關(guān)狀態(tài)。

2.2 切閥階段

機(jī)組轉(zhuǎn)速2 950 r/min切閥時(shí),轉(zhuǎn)速由TV控制切換到GV控制,即TV逐漸全開(kāi),GV開(kāi)始控制轉(zhuǎn)速。從圖3可以看出,在TV逐漸全開(kāi)和GV逐漸關(guān)小至0的過(guò)程中,電流再次出現(xiàn)急劇變化,從25.5 A急劇上升到57.4 A,系統(tǒng)流量從28 L/min急劇上升到95 L/min。當(dāng)GV開(kāi)度關(guān)至0并保持一小段時(shí)間0開(kāi)度后,油泵電流急劇下降,從57.4 A下降到29.3 A。待TV閥全開(kāi)后,轉(zhuǎn)速完全由GV閥控制,GV逐漸開(kāi)啟,電流在此急劇上升到58.9 A。此后,系統(tǒng)電流一直未恢復(fù)正常,此時(shí)GV閥開(kāi)度為4.5 A,RSV閥為全開(kāi)狀態(tài),IV閥開(kāi)度為4.7 A。

圖3 切閥階段電流變化曲線(xiàn)

2.3 升速階段

轉(zhuǎn)速?gòu)? 950 r/min升速至3 000 r/min時(shí),轉(zhuǎn)速完全由GV閥控制,隨著GV的逐漸開(kāi)大,EH油泵電流一直保持轉(zhuǎn)速2 950 r/min切完閥后的狀態(tài)。機(jī)組并網(wǎng)后,隨著負(fù)荷的增加,IV閥全開(kāi),負(fù)荷完全由GV閥控制,電流一直并未回落;從圖2可以看出,轉(zhuǎn)速0~600 r/min時(shí),IV逐漸開(kāi)始控制轉(zhuǎn)速,此時(shí)EH油泵電流正常;轉(zhuǎn)速600~2 900 r/min時(shí),IV和TV聯(lián)合控制轉(zhuǎn)速,即TV也逐漸開(kāi)啟控制轉(zhuǎn)速,EH油泵電流正常。即IV和TV開(kāi)啟并未導(dǎo)致油泵電流異常。轉(zhuǎn)速2 900~2 950 r/min時(shí),TV控制轉(zhuǎn)速逐漸開(kāi)大,IV根據(jù)再熱壓力進(jìn)行流量開(kāi)度修正,EH油泵電流正常。

3 原因分析

3.1 現(xiàn)象分析

從掛閘階段現(xiàn)象可以看出,電流的急劇變化出現(xiàn)在RSV閥和GV閥的開(kāi)啟過(guò)程中,RSV閥和GV閥全開(kāi)、全關(guān)狀態(tài)時(shí)電流正常。從切閥階段現(xiàn)象可以看出,電流和流量的急劇變化出現(xiàn)在TV逐漸全至開(kāi)和GV逐漸關(guān)小的過(guò)程中。從升速階段現(xiàn)象可以看出,即電流從轉(zhuǎn)速2 950 r/min后,電流急劇上升后并未恢復(fù)正常。通過(guò)以上分析,得出機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中各閥狀態(tài)和電流現(xiàn)象的關(guān)系表,如表1。

表1 閥門(mén)開(kāi)度與電流現(xiàn)象的關(guān)系

從表1可以看出,在轉(zhuǎn)速0~2 950 r/min之間,IV和TV的任何變化并未導(dǎo)致電流異常,RSV從掛閘后一直保持全開(kāi)狀態(tài),并不參與轉(zhuǎn)速控制,即RSV不可能導(dǎo)致電流異常,而GV開(kāi)度在0~100之間任何變化,都伴隨電流異?,F(xiàn)象,但在GV全開(kāi)、全關(guān)狀態(tài)下,電流正常。

3.2 試驗(yàn)分析

從以上現(xiàn)象分析得出,GV閥開(kāi)度的變化是導(dǎo)致電流急劇上升的直接原因。由于有4個(gè)GV閥,沖轉(zhuǎn)過(guò)程為單閥控制,即開(kāi)度一致,所以不能判斷哪個(gè)GV閥出現(xiàn)問(wèn)題。待機(jī)組停機(jī)后,進(jìn)行了以下試驗(yàn),試驗(yàn)曲線(xiàn)如圖4所示。試驗(yàn)時(shí),掛閘后強(qiáng)制TV、IV全關(guān),RSV處于全開(kāi)。

圖4 試驗(yàn)階段電流變化曲線(xiàn)

(1)單獨(dú)開(kāi)GV閥由0開(kāi)至100

單獨(dú)依次快速開(kāi)閥至100時(shí),從圖4可看出,每次開(kāi)閥電流都有小幅度上升,但當(dāng)每個(gè)閥門(mén)開(kāi)至100時(shí),電流又恢復(fù)正常。再次證實(shí)GV閥在全開(kāi)、全關(guān)狀態(tài)下,電流正常。

(2)單獨(dú)關(guān)GV閥由100關(guān)至50,再關(guān)至0

單獨(dú)依次關(guān)閥由100關(guān)至50時(shí),電流由24.1 A上升到28.9 A,隨后穩(wěn)定不再上升,就地檢查4個(gè)GV閥回油管都發(fā)熱;由50關(guān)至0時(shí),電流又恢復(fù)正常25 A。

(3)單獨(dú)開(kāi)GV閥由0至50

單獨(dú)依次開(kāi)閥至50時(shí),當(dāng)4個(gè)閥依次單獨(dú)開(kāi)啟時(shí),電流連續(xù)持續(xù)上升,待4個(gè)GV閥都開(kāi)至50時(shí),電流持續(xù)上升到56.2 A,且4個(gè)GV閥回油管都發(fā)熱。

從以上試驗(yàn)分析可以看出,4個(gè)GV閥都出現(xiàn)異常,但這種情況概率很小,那么是否是系統(tǒng)油路出現(xiàn)問(wèn)題呢?如果是系統(tǒng)油路問(wèn)題,因IV和GV在同一系統(tǒng)油路,IV開(kāi)度的任何變化,同樣會(huì)導(dǎo)致電流異常,而從表1分析,IV的任何變化,電流都正常。因此,系統(tǒng)油路并不存在內(nèi)部泄漏,而是4個(gè)GV閥內(nèi)部油路很可能都存在內(nèi)漏,從油泵電流和油量持續(xù)上升、GV閥回油管發(fā)熱現(xiàn)象可以看出。由于GV閥能夠正常開(kāi)啟、掛閘前GV閥回油管并不發(fā)熱且OPC油壓均正常,所以可以排除快速卸荷閥存在問(wèn)題。從GV閥位在0~100之間任意變化,即伺服閥在某個(gè)開(kāi)度時(shí),系統(tǒng)油量便急劇上升,導(dǎo)致電流異常。因此,可以判斷伺服閥存在內(nèi)漏。

4 處理及預(yù)防措施

4.1 處理

為證實(shí)上述判斷,將GV2更換新伺服閥后,做了以下試驗(yàn):試驗(yàn)時(shí),掛閘后強(qiáng)制TV、IV全關(guān),RSV處于全開(kāi)狀態(tài),GV1、GV3、GV4強(qiáng)制全關(guān),單獨(dú)對(duì)GV2進(jìn)行試驗(yàn)。從圖5可以看出,GV2從0開(kāi)至100的過(guò)程中,油泵電流沒(méi)有出現(xiàn)圖4所示小幅上升,而是小幅下降,待GV2全開(kāi)后,電流恢復(fù)開(kāi)閥前狀態(tài)。GV2從100關(guān)至50時(shí),油泵電流沒(méi)有出現(xiàn)圖4所示電流大幅上升,而是由34.1 A下降到26.3 A。隨后再關(guān)至1時(shí),電流維持穩(wěn)定不變。為對(duì)比GV2,將GV1從0開(kāi)至50時(shí),電流再次出現(xiàn)上升,系統(tǒng)油量也隨之上升,待GV1全開(kāi)后,電流回落正常,與圖4所示的現(xiàn)象一致。隨后,將4個(gè)GV閥依次全開(kāi),電流連續(xù)持續(xù)上升到45.4 A,由于GV2更換完伺服閥,系統(tǒng)泄油量有所減少,與圖4所示相比,電流有所下降。

圖5 GV2更換伺服閥后電流變化曲線(xiàn)

通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比分析可以看出,GV伺服閥內(nèi)漏是EH油泵電流異常的根本原因。隨后,將其余3個(gè)GV閥的伺服閥進(jìn)行更換,再次進(jìn)行試驗(yàn),EH油泵電流、系統(tǒng)油量均未出現(xiàn)異常。

4.2 預(yù)防措施

伺服閥泄漏主要有兩方面原因造成,一方面是抗燃油污染顆粒度增加,由于長(zhǎng)期工作,閥芯的凸肩被液流沖刷而變?yōu)閳A角,閥套閥芯間隙增大,內(nèi)泄量增加[4];另一方面是由于抗燃油酸值的升高、氯含量升高和體積電阻率的降低,對(duì)伺服閥部件產(chǎn)生腐蝕作用,特別是對(duì)伺服閥閥芯及閥套銳邊的腐蝕,當(dāng)閥芯尖角被腐蝕掉0.1 mm后,其內(nèi)泄就可能達(dá)到10~20 L/min,這是使伺服閥泄漏增加的主要原因[5]。

可見(jiàn),油質(zhì)的劣化極易導(dǎo)致伺服閥損壞,而油質(zhì)劣化的主要特征是酸值急劇上升[6]。平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)抗燃油油質(zhì)監(jiān)視及管理,控制的主要指標(biāo)的酸度、黏度、含水量、顆粒度、電阻率、含氯量等6項(xiàng),嚴(yán)格按照《油質(zhì)監(jiān)督管理標(biāo)準(zhǔn)》的要求進(jìn)行油質(zhì)監(jiān)測(cè)和管理。投入EH油再生裝置,有效降低抗燃油的酸度,吸收油中水分。定期對(duì)抗燃油取樣化驗(yàn)或送檢顆粒度,確??谷加偷念w粒污染度≤NAS1 638-6級(jí)、酸值≤0.20 mgKOH/g。

5 結(jié)束語(yǔ)

電廠(chǎng)EH系統(tǒng)發(fā)生的故障大部分都是由于抗燃油油品劣化引起的[7]。伺服閥是EH系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的核心和關(guān)鍵元件,對(duì)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)抗燃油的油質(zhì)維護(hù),保證油質(zhì)污染顆粒度和酸值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),防止伺服閥因油質(zhì)變差而卡澀。對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題,應(yīng)仔細(xì)分析系統(tǒng)各重要參數(shù)(指令、閥位、油壓、油溫等參數(shù))變化情況是否異常,將異常閥門(mén)進(jìn)行隔離,然后對(duì)懷疑的部件進(jìn)行逐個(gè)更換或解體檢查,通過(guò)對(duì)油流聲音的大小、油管溫度的高低、油管振動(dòng)情況是否異常等的判斷,尋找突破點(diǎn)進(jìn)行分析處理。

[1]何衛(wèi)國(guó),滿(mǎn)昌平,顏立群,等.華電滕州新源熱電有限公司150MW機(jī)組EH系統(tǒng)改造[J].山東電力技術(shù),2006,148(2):77-80.

[2]韓衛(wèi)華.汽輪機(jī)EH系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析和對(duì)策[J].江蘇電機(jī)工程,2007,26(3):74-75.

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