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國產200MW機組電液伺服閥故障的原因分析與處理
摘 要：隨著自動化程度的提高，汽輪機數字電液控制系統已得到廣泛應用，EH油系統作為汽輪機數字電液控制系統的重要組成部分，它的故障嚴重危及汽輪機的安全運行。電液伺服閥是EH油系統中執行機構的重要部件，分析伺服閥故障原因及處理是一項很重要的工作。
關鍵詞：汽輪機;電液伺服閥;抗燃油;油質
1、概述
富拉爾基發電廠總裝機容量為1200MW，為6臺哈爾濱汽輪機廠生產的N200—130—535/535型汽輪機。6臺機組經過改造，設備選用上海新華控制工程有限公司生產的DEH—ⅢA型純電液調節系統。改造后，6臺機組經過多次啟停機及長周期運行考驗，使用情況良好。但在使用中也暴露了一些問題，特別是電液伺服閥經常出現故障，現概括如下，以便大家探討和改進完善。
2、電液伺服閥的結構和工作原理
電液伺服閥是由控制線圈、永久磁鋼、可動銜鐵、彈簧管、擋板、噴嘴、斷流滑閥、反饋桿、零點調整鈕、固定節流孔、濾油器、外殼等主要零件組成。
電液伺服閥的工作原理是一個力矩馬達和兩級液壓放大反饋系統所組成。第一級液壓放大是雙噴嘴和擋板系統;第二級放大是滑閥系統。
當電調裝置來的電流進入控制線圈時，在永久磁鋼的作用下產生偏轉扭矩，使銜鐵旋轉帶動擋板，改變噴嘴與擋板間隙，從而產生油壓差，使油缸活塞移動，輸出位移量來操縱調節汽閥的開度。為了增加調節系統的穩定性，在伺服閥中設置了反饋彈簧。另外，在伺服閥調整時有一定的機械零偏，以便在運行中突然發生斷電或失去電信號時，借機械力量，最后使滑閥偏移一側，使汽閥關閉。
3、具體問題的提出
華電富拉爾基發電廠汽輪機調節系統的工作介質是高壓抗燃油，化學名稱為三芳基磷酸酯，簡稱EH。每臺機組高壓調節汽門、中壓調節汽門各4個，共配用了8個電液伺服閥。
2010年5月份，#3機組正常運行時，#1高壓調速汽門突然關閉，造成機組負荷的波動。2010年12月份，#6機#3中壓調速汽門也突然關閉。這兩次情況經運行、檢修人員及時處理，均未造成較大影響。這幾年其它機組也相繼發生過類似現象。經過幾年來的跟蹤分析發現多數情況都是電液伺服閥卡、堵造成的。
4、故障原因分析
針對我廠閥門關閉故障現象，作了大量檢查分析
4.1、控制部分故障
4.1.1、DEH控制系統軟件故障
該類故障包括軟件突然出錯，閥門特征參數發生了變化，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DEH系統軟件故障的可能性極小。
4.1.2、DEH控制系統硬件故障
比如工作/備用閥門故障，輸入/輸出接口模塊故障，控制、反饋信號回路短路、斷線、接觸不良等等。由于硬件設計較科學，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。
4.2、電液伺服閥本身故障
電液伺服閥本身故障是指伺服閥控制短路或斷線。零部件腐蝕、密封件損壞造成泄露，濾油器堵塞造成油流不暢等。
造成伺服閥本身故障的原因較多，如抗燃油油質不合格，抗燃油油溫過高，其顆粒度、酸性等指標超過規定標準等，都會使電液伺服閥工作不正常。
導致抗燃油油質下降的原因有：
4.2.、1油中大顆粒雜質進入
檢修過程中，結合件、零部件未清洗干凈，檢修環境不清潔，密封件老化脫落，EH油對油箱、管道內壁上有機物的溶解和剝離，EH油泵、冷卻泵、濾油泵及部件金屬間摩擦所產生的金屬碎屑進入EH油中。
4.2.2、抗燃油水解和酸性腐蝕
EH油是一種磷酸脂，和其它脂類一樣都能水解，磷酸脂水解后會生成磷酸根和醇類。所產生的酸性產物又進一步水解，促進敏感部件的腐蝕，而且三芳基磷酸脂對周圍環境中的潮氣吸附能力特別強，在北方夏季連續的陰雨天氣里，可能會使EH油中含水量增大，使水中的酸性指標增加，導電率增大。酸值一般規定在0.5mgkoH/g以下，當酸值超過0.1mgkoH/g時就必須及時檢查維護。酸值超標，導電率增大，就會引起電液伺服閥受到不同程度的腐蝕，在滑閥凸肩、噴嘴及節流孔處腐蝕尤為嚴重。另外，抗燃油油溫過高會加劇電化學腐蝕。
4.2.3、抗燃油油溫過高
高壓抗燃油正常工作溫度為20～60℃，當EH油長期在高溫上限左右工作時，會發生高溫氧化和裂變，局部過熱就可能發生熱裂變，導致酸值增加或產生沉淀，增加顆粒污染。溫度升高還會使油的電阻率降低，對電液伺服閥閥口的電化學腐蝕加劇，使密封件加速老化。
導致抗燃油油溫過高的原因有：
(1)系統壓力調整過高，機械損耗過大。系統離熱源太近，管路安裝所經過部位環境溫度過高。
(2)有壓回油單向閥漏流，系統溢流閥調整值過低。系統溢流閥調整值一般應高于泵出口2.5～3.0MPa。如出現此類情況，將使高壓油直接流回油箱，使油箱內油溫升高。
(3)伺服閥熱工偏值設定不準，造成伺服閥漏流。
(4)濾網、冷油器堵或冷卻水水溫過高，循環不暢。
如我廠#6機組EH油冷卻水有兩套水源。一套為生活水，一套為穩壓水箱來水，做為備用水源。運行期間EH油溫經常偏高，經分析檢查發現，生活水水溫過高，后來在#6機小修期間將生活水改為深井水。冷卻水溫度降低了，EH油溫也降低了。
(5)卸荷閥卡澀或安全油壓過低
當油動機上卸荷閥發生卡澀時就會造成卸荷閥漏流。漏流較大時，油動機不能正常開啟。漏流較小時，回油溫度就會升高。當安全油壓降低時，會使一個或幾個卸荷閥關閉不嚴造成油動機內漏，使回油溫升高。
綜上所述，可以認為：高壓抗燃油油質不合格，抗燃油溫過高及抗燃油水解，酸性腐蝕是造成伺服閥故障的主要原因，但也不能忽略其它原因的存在。
5、EH油系統日常維護和故障防范措施
針對抗燃油電液伺服閥故障發生的原因，我廠加強了抗燃油的日常維護、運行管理和監督。要保證EH油系統的安全穩定運行，就要加強對系統的日常維護，包括系統的清潔、檢查、更換、EH油的更新等，主要工作如下：
(1)條件允許的情況下，根據化驗結果，對不合格的抗燃油進行置換，對管路、容器進行吹掃、清洗。
根據上表可以看出#4、#6機抗燃油酸值偏高，#5機抗燃油酸值已超過規定值0.50mgkoH/g，必須置換。
(2)搞好工作現場汽門、管路的保溫工作，特別是十米EH油管附近熱源，一定要做好保溫及防輻射熱工作。合理安排EH油管路，加強對抗燃油溫度的控制，使冷卻裝置能長期安全可靠運行，并能有效調節溫度。
(3)加強對抗燃油凈化裝置的運行、管理和檢修改造工作，提高凈化裝置的凈化效率，定期更換硅藻土過濾器和系統中所有精密過濾器，必要時可以增加一套獨立的抗燃油再生裝置。
(4)定期對抗燃油進行取樣，檢查和化驗，加強化學監督，不合格的油絕不能進入EH油箱，不同廠家的EH油也不要混用，并及時進行EH油的濾油工作，保證EH油的油質，符合規定標準。
(5)利用大、中、小修及臨時停機的機會，經常對伺服閥進行試驗、清洗、檢查，對有問題的伺服閥必須及時處理。
6、結束語
只要掌握了電液伺服閥的特性，了解它的故障原因和規律，盡早采取預防措施，就可以把故障所造成的損失與影響減少到最小。
參考文獻：
[1]上海汽輪機廠汽輪機電液調節.北京：水利電力出版社.
[2]EH油系統常見故障分析及維護.嵩嶼電廠.
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