660MW汽轮机电液伺服阀常见故障及处理方法

梁爽

（阜阳华润电力有限公司）

摘要：660MW以上机组广泛采用数字电液调节系统（DEH），提高了汽轮机运行的可靠性和经济性。电液伺服阀是机组DEH系统关键部件，其工作可靠性将直接影响到机组的安全稳定运行。通过对DEH系统的研究以及多年检测电液伺服阀的经验，发现DEH系统中的许多故障如汽门摆动、拒开、拒关等均与电液伺服阀的工作状况有关。

关键词：汽轮机；电液伺服阀；故障；处理

一、DEH系统中伺服阀的应用状况及特点

目前应用于DEH系统中的电液伺服阀种类较多，型式多样，按结构型式大致分成2大类：喷嘴挡板式和射流管式。喷嘴挡板式以MOOG、SF系列为代表，射流管式以美国ABEX425系列为代表。美国ABEX425系列射流管式伺服阀的主要由阀体、力矩马达、衔铁组件、射流管、主阀芯、油滤、反馈杆组成。其结构上有如下几个特点：（1）结构简单，维修方便；（2）有安全复位弹簧，保证伺服阀断电或失去控制油压时使阀芯处于一端，关闭汽门；（3）弹簧反馈而非小球连杆反馈，弹簧刚度较低，力矩马达的磁刚度较低，外界磁场对其影响较小，所以抗磁干扰能力较强；（4）反馈连接采用无间隙连接，使其调节定位迅速、准确，零偏稳定；（5）射流管较粗，抗污染能力特别强；（6）先导级为射流管式，磨损较小，且对称，不会引起零漂；（7）缺点是动态响应稍差，静态流量相对较大。

（一）双喷嘴动铁式电液伺服阀的结构

双喷嘴动铁式电液伺服阀由控制线圈、永久磁钢、可动衔铁、弹性管、挡板、喷嘴、断流滑阀、反馈杆、零点调整旋钮、固定节流孔、滤油器、外壳等主要零部件组成，如图1所示。

图1双喷嘴动铁式电液伺服阀结构

（二）双喷嘴动铁式电液伺服阀的工作原理

高压油进入伺服阀分成2股油路，一路经过滤油器，到左右端的固定节流孔及断流滑阀两端的容室，然后从喷嘴与挡板间的控制间隙中流去。在稳定工况时，两侧的喷嘴挡板间隙是相等的，因此排油面积也相等，作用在断流滑阀两端的油压也相等，使断流滑阀保持在中间位置，遮断了进出执行机构油缸（油动机）的油口。另一路高压油就作为移动油缸活塞用的动力油，由断流滑阀控制。

当电调装置来的电流送入控制线圈，在永久磁钢磁场的作用下，产生了偏转扭矩，使可动衔铁带动弹簧管及挡板旋转，改变了喷嘴与挡板的间隙。间隙减小一侧的油路油压升高，间隙增大一侧的油路油压降低。在此油压差的作用下，使断流滑阀移动，打开了油动机通高压油及回油的2个控制窗口，使油缸活塞移动，输出位移量来操纵调节汽阀的开度。当可动衔铁、弹簧管及挡板旋转时，弹簧管发生弹性变形，反馈杆发生挠曲。待断流滑阀在两端油压差作用下产生位移时，就使反馈杆产生反作用力矩，它与弹簧管、衔铁动力等的反力矩一起与输入电流产生的主动力矩相比较，直到总力矩的代数和等于零，即断流滑阀达到一个新的平衡位置，这一位置与输入电流增量成正比。当输入电流信号极性相反时，滑阀位移方向也随之相反。

二、DEH系统中电液伺服阀的常见故障：

通过大唐长山热电厂1号机试运期间发现由油质污染造成伺服阀卡涩故障的约占40%；由伺服阀本身的结构特性引起的伺服阀振动，导致汽门摆动的约占10%；由磨损引起泄漏增大故障的约占10%左右；零偏不稳的约占5%，其它故障约占35%：电液伺服阀在运行中常见故障具体表现为：

（一）汽门摆动直至全开或全关伺服阀振荡，弹簧管疲劳或磁钢磁性变化。

（二）系统零偏增大，系统频响大幅度下降，系统不稳定油液污染，造成伺服阀节流孔局部堵塞。

（三）系统频响有所下降，调节速度变慢，系统稳定油液污染，伺服阀油滤堵塞。

（四）系统零偏增大，增益下降，系统压力逐渐降低伺服阀磨损。

（五）汽门不能关闭伺服阀零偏值调整不当或卡涩。

（六）汽门不能正常开启油液污染造成伺服阀卡涩。

三、采取的处理措施：

（一）油质管理

DEH系统普遍采用磷酸酯抗燃油，由于这类油是一种人工合成的物质，在使用过程中极易劣化，主要表现为污染颗粒度的增加和酸值升高。DEH系统用抗燃油一般要求达到MOOG2级，酸值KOH应小于0.2‰。抗燃油污染颗粒度增加，极易造成伺服阀卡涩，同时，使阀芯的磨损，泄漏增加。通过几年来对抗燃油的油质分析和处理，发现抗燃油酸值的升高，对伺服阀部件产生腐蚀作用，特别是对伺服阀阀芯及阀套锐边的腐蚀，这是使伺服阀泄漏增加的主要原因。为此，要定期化验油质，同时加强油液进货渠道管理，补油时要使用专用的滤油设备，在系统中安装在线运行的再生装置。

（二）伺服阀的管理

由于伺服阀的规格型号较多，要根据机组DEH系统要求，选用合适的伺服阀，尽量选用原机组中同规格型号的伺服阀；伺服阀在工作一定时间后，要定期利用专用试验设备进行检测，普通的冲洗台尽管也可以冲洗堵塞的伺服阀，但不能对伺服阀的性能进行定量的分析，不能判断伺服阀的性能指标是否能满足运行要求，也不能解决伺服阀的其它故障，通过专用的试验设备对伺服阀的性能参数的调整及清洗，使伺服阀始终处于最佳工作状态，防止伺服阀突发事故，不但可以延长伺服阀的使用寿命，还可防患于未然。

（三）改善伺服阀的工作环境

通过对故障阀的使用现场所作的调查，发现有些电厂伺服阀工作处的环境温度高达60℃以上，伺服阀长期在高温下工作，对力矩马达的工作特性有较大影响，直接影响伺服阀的特性。

（四）严禁使用与抗燃油不相符的材质经调研及对伺服阀的检测，发现有些电厂伺服阀使用丁晴橡胶密封件，不但引起伺服阀泄漏，同时使抗燃液变质；再如，某电厂DEH系统中蓄能器使用丁晴橡胶囊，同样造成抗燃液变质。

（五）定期清洗或更换电液伺服阀内滤油器

由于电液伺服阀滤油器上包裹着一层比较均匀的褐色物质，造成伺服阀粘结卡住，致使阀门关闭。经过对滤油器的跟踪检查发现，伺服阀滤油器每半年就须清洗或更换一次，否则就可能造成严重后果。如对整件伺服阀进行更换，则造成相当大的的浪费，于是，一般采取清洗或更换伺服阀滤油器的办法，这样既经济，又能保证质量，不会改变伺服阀的工作特性。

（六）进行阀门活动试验

在机组冷态启动前，必须进行阀门活动试验。机组运行过程中，定期进行阀门带负荷试验。

四、结束语

大型汽轮发电机组汽轮机电液伺服阀一般具有工作稳定可靠，调节特性好，维护量小等优点，但它对加工制造、装配工艺的要求很高，同时对汽轮机电液调节系统和油质的要求也很高。只要掌握电液伺服阀的特性，了解它的故障原因和规律，尽早采取预防措施，就可以把它故障所造成的损失与影响减少到最小。