仲勇新, 時(shí)永興, 李飛飛（.華電江蘇能源有限公司句容發(fā)電廠,江蘇 鎮(zhèn)江 400; . 華電電力科學(xué)研究院,杭州 30030）

汽輪機(jī)EH調(diào)節(jié)系統(tǒng)伺服閥故障分析及解決辦法

仲勇新1, 時(shí)永興1, 李飛飛2
（1.華電江蘇能源有限公司句容發(fā)電廠,江蘇 鎮(zhèn)江 212400; 2. 華電電力科學(xué)研究院,杭州 310030）

電液伺服閥是DEH控制系統(tǒng)的核心，它的性能直接影響甚至決定整個(gè)系統(tǒng)的性能。本文通過對(duì)電液伺服閥的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的分析，列出伺服閥常見的故障并進(jìn)行了分析，提出了日常維護(hù)的注意事項(xiàng)及解決辦法。

EH油系統(tǒng)；伺服閥；故障；維護(hù)

1 前言

目前，隨著發(fā)電機(jī)組容量的增大以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEΗ）的應(yīng)用亦趨廣泛。DEΗ系統(tǒng)中許多故障如汽門擺動(dòng)、拒開、拒關(guān)等均與電液伺服閥的工作狀況有關(guān)。因此，解決伺服閥故障問題對(duì)DEΗ系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。

2 工作原理

電液控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電液信號(hào)轉(zhuǎn)換的核心元件是伺服閥，它接收控制系統(tǒng)來的指令信號(hào)并轉(zhuǎn)化成液壓信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。伺服閥按其結(jié)構(gòu)分為噴嘴擋板式和射流管式，其中應(yīng)用最普遍的是擋板伺服閥。

伺服閥按其結(jié)構(gòu)分為前置級(jí)和功率級(jí)。前置級(jí)由力矩馬達(dá)、噴嘴擋板、反饋桿等組成，用于接收控制器來的信號(hào)并轉(zhuǎn)化成液壓信號(hào)推動(dòng)功率級(jí)的閥芯運(yùn)動(dòng)。功率級(jí)由閥芯、閥套等組成，閥芯在前置級(jí)的推動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，打開閥口，使伺服閥輸出流量。它是一個(gè)力矩馬達(dá)和兩級(jí)液壓放大及機(jī)械反饋系統(tǒng)所組成。第一級(jí)液壓放大是雙噴咀和擋板系統(tǒng)；第二級(jí)放大是滑閥系統(tǒng)（圖1）。

圖1 伺服閥工作原理

3 故障原因

伺服閥作為電液控制系統(tǒng)的核心元件，直接決定著整套系統(tǒng)的性能。它能夠?qū)⑿」β实碾娦盘?hào)輸入轉(zhuǎn)換為大功率的液壓能(流量與壓力)輸出。在EΗ控制系統(tǒng)中，將電氣部分與液壓部分連接起來，實(shí)現(xiàn)電液信號(hào)的轉(zhuǎn)換與放大，對(duì)伺服閥的故障現(xiàn)象做出及時(shí)準(zhǔn)確的分析和判定，對(duì)于維護(hù)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著極其重要的作用。

經(jīng)過多次檢修與摸索發(fā)現(xiàn)伺服閥的常見故障有：卡澀、腐蝕和振蕩。

3.1 卡澀

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，油質(zhì)清潔度造成卡澀占伺服閥全部故障的80%以上，可以說是伺服閥最常見的故障。伺服閥是十分精密的液壓元件，任何細(xì)小的顆粒都有可能引起伺服閥發(fā)生卡澀。造成伺服閥卡澀的主要原因就是油質(zhì)劣化。其油質(zhì)劣化主要與下述因素有關(guān)： （1） EΗ油在較高溫度下其氧化速率會(huì)劇增，發(fā)生水解反應(yīng)、酸值升高，油溫較高時(shí)在發(fā)生氧化或熱裂解的同時(shí)能溶解其管路連接處的密封材料，使油液顆粒度增加。（2）油系統(tǒng)檢修時(shí),總會(huì)有部分殘存物如焊渣、金屬銹蝕物等難于徹底去除,焊渣及金屬銹蝕物會(huì)對(duì)油的劣化反應(yīng)起到催化劑的作用。

3.2 腐蝕

伺服閥的流量輸出由閥芯凸肩控制的閥口來保證。以MOOG76系列伺服閥為例，全流量時(shí)閥芯位移僅為0.4mm，液壓油通過閥口的流速要高達(dá)100m/s以上。閥口必須長(zhǎng)期承受高流速的沖擊。當(dāng)液壓油中酸性偏高，或油中氯離子含量偏高而積聚在閥口時(shí)，就會(huì)對(duì)閥芯凸肩的尖角產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。在高速流體的沖刷下，使凸肩被侵蝕，伺服閥的泄漏量增大。當(dāng)伺服閥發(fā)生腐蝕后，內(nèi)泄增大，系統(tǒng)發(fā)熱量增加，控制精度降低。伺服閥腐蝕的原因：（1）由于磷酸酯抗燃油有較強(qiáng)的極性，在空氣中容易受潮，水分的滲入會(huì)造成磷酸酯抗燃油的水解，水解所產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物又催化產(chǎn)生進(jìn)一步的水解，加劇抗燃油的老化。（2）抗燃油氯離子含量偏高。

3.3 振蕩

伺服閥接收電流信號(hào)并產(chǎn)生流量輸出，當(dāng)一個(gè)穩(wěn)定的信號(hào)作用在伺服閥上時(shí)，伺服閥就應(yīng)該輸出一個(gè)穩(wěn)定的流量。但有時(shí)伺服閥會(huì)出現(xiàn)振蕩故障。當(dāng)電流信號(hào)加在伺服閥上時(shí)，閥芯不是停留在某一固定位置，而是發(fā)生高頻振蕩，使伺服閥的輸出流量也發(fā)生變化。從伺服閥工作原理方框圖上可以看出：伺服閥的振蕩是發(fā)生在由線圈輸出的力矩到閥芯位移的閉環(huán)反饋當(dāng)中。這個(gè)反饋是通過反饋桿實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)反饋桿的彈簧管剛度變小時(shí)，會(huì)造成閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定，使伺服閥發(fā)生振蕩。當(dāng)伺服閥發(fā)生振蕩故障后，輸出流量不穩(wěn)定，會(huì)引起整套電液控制系統(tǒng)發(fā)生振蕩而無法實(shí)現(xiàn)控制。

4 解決辦法

對(duì)EΗ供油系統(tǒng)來講，其重點(diǎn)工作是解決油質(zhì)的問題，使用再生凈化裝置，對(duì)抗燃油進(jìn)行再生凈化處理，使酸值保持在0.2mgKOΗ/g以下，顆粒度滿足NAS1638標(biāo)準(zhǔn)5～6級(jí)。這是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，應(yīng)從以下方面加以注意：

（1）加強(qiáng)對(duì)EΗ抗燃油油質(zhì)的化學(xué)監(jiān)督及維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)采取措施處理，保證不合格油不進(jìn)入EΗ系統(tǒng)，不同廠家的EΗ油也不要混用，對(duì)庫(kù)存抗燃油應(yīng)認(rèn)真做好油品入庫(kù)儲(chǔ)存發(fā)放工作，防止油的錯(cuò)用、混用。

（2）添加新油前，要先將新油用專用濾油機(jī)加以過濾，取樣化驗(yàn)合格后方可加入油箱。

（3）在拆卸電液伺服閥或其它元件時(shí)，拆卸伺服閥要有專人拆裝，拆下伺服閥應(yīng)包扎好妥善保管，要注意保護(hù)系統(tǒng)不受污染。不可使用含氯溶劑去清洗系統(tǒng)部件，嚴(yán)禁使用含氯的噴霧清潔劑清理EΗ系統(tǒng)各部件的內(nèi)外表面。

（4）降低伺服閥的工作環(huán)境溫度，在油動(dòng)機(jī)上加裝冷卻水裝置，降低EΗ 回油溫度，管道應(yīng)離開高溫輻射，必要時(shí)加強(qiáng)保溫厚度，防止電液伺服閥工作溫度過高導(dǎo)致EΗ油快速氧化。

（5）再生裝置必須隨系統(tǒng)隨時(shí)投運(yùn)，采用離子交換型樹脂再生裝置取代硅藻土降低酸值，因?yàn)楣柙逋粱瘜W(xué)成份不穩(wěn)定，質(zhì)量也存在篩分徹底、顆粒大小不一、碎屑多、雜質(zhì)含量高等問題。失效后易產(chǎn)生大量金屬皂類物質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)會(huì) 澀系統(tǒng)

（6）電液伺服閥入口濾網(wǎng)在大、小修時(shí)應(yīng)加以更換，過濾精度為10μm。

（7）檢修時(shí)拆下的密封件應(yīng)予以更換，不能重新使用，防止老化、變質(zhì)。

（8）嚴(yán)格控制EΗ油系統(tǒng)中的水份含量,油箱頂部呼吸器內(nèi)填裝硅膠，空氣進(jìn)入呼吸器時(shí)硅膠將其大部分的水份吸收，有效降低了油中含水量。定期檢查硅膠，發(fā)現(xiàn)變質(zhì)失效，及時(shí)更換。當(dāng)抗燃油中含水量很大時(shí)，需使用真空脫水。

（9）利用大、中、小修及臨時(shí)停機(jī)的機(jī)會(huì)，經(jīng)常對(duì)伺服閥進(jìn)行試驗(yàn)、清洗、檢查，對(duì)有問題的伺服閥必須及時(shí)處理。

（10）定期對(duì)抗燃油進(jìn)行取樣，檢查和化驗(yàn)，加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督，主要指標(biāo)有：粘度、顆粒等級(jí)，含水量，含氯量，酸值，電阻率。每次取樣時(shí)，應(yīng)由專人負(fù)責(zé)進(jìn)行，在取油樣時(shí)應(yīng)先放100ml后，重新?lián)Q上一個(gè)新瓶再放100ml作為油樣，必要時(shí)取兩個(gè)不同位置油樣作為依據(jù)。

5 結(jié)論

通過對(duì)伺服閥常見故障的現(xiàn)象和機(jī)理的分析，可以進(jìn)一步了解伺服閥的性能，指導(dǎo)今后的使用。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)故障現(xiàn)象判明故障原因，以便采取針對(duì)性的措施：當(dāng)伺服閥出現(xiàn)卡澀故障后，就要提高液壓油的清潔度；當(dāng)伺服閥出現(xiàn)腐蝕故障后，就要分析液壓油的理化性能，采取相應(yīng)對(duì)策；當(dāng)伺服閥出現(xiàn)振蕩故障后，會(huì)引起整套控制系統(tǒng)振蕩，應(yīng)及時(shí)消除故障。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.253