南京蘇源熱電有限公司一期2臺135MW機(jī)組的電氣液壓(EH)系統(tǒng)采用高壓抗燃油系統(tǒng)，油動機(jī)用來控制汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門的開度。油動機(jī)上的伺服閥將汽輪機(jī)控制系統(tǒng)(DEH)的電氣信號轉(zhuǎn)換成控制伺服閥滑閥的位移，通過改變油動機(jī)下缸的高壓抗燃油的進(jìn)油及泄油量，控制油動機(jī)行程位置。DEH控制系統(tǒng)采用的是上海FOXBORO公司的I/A series系統(tǒng)，伺服卡為上海汽輪機(jī)廠自控中心的SVP-H卡，伺服閥使用美國穆格公司MOOGJ761-003伺服閥。1號機(jī)自2004年6月投產(chǎn)以來，經(jīng)常會發(fā)生3號高壓調(diào)節(jié)汽門抖動現(xiàn)象，在改為滑壓運(yùn)行后不久，3號調(diào)節(jié)汽門突然發(fā)生高步抖動。在DEH操作站強(qiáng)置3號調(diào)節(jié)汽門為手動方式，3號調(diào)節(jié)汽門仍然抖動，這一故障現(xiàn)象可以排除DEH控制系統(tǒng)及伺服卡故障原因。在排除汽門位置發(fā)送器LVDT故障以后，確定抖動是由于伺服閥的故障原因造成的，經(jīng)更換伺服閥后，3號調(diào)節(jié)汽門工作正常。
一、故障原因分析
1.1 故障分析
從故障現(xiàn)象可知，調(diào)門的抖動是由于油動機(jī)油缸不斷處于進(jìn)油和回油兩種狀態(tài)，而DEH開閥或關(guān)閥指令不變時，在伺服卡與伺服閥構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)中(圖1)，DEH指令與反饋信號在伺服卡經(jīng)過PI運(yùn)算是能夠消除偏差而進(jìn)行穩(wěn)態(tài)的，伺服卡與伺服閥的閉環(huán)系統(tǒng)在調(diào)試中經(jīng)過參數(shù)整定，在故障前汽機(jī)的運(yùn)行方式是滑壓運(yùn)行，3號調(diào)節(jié)汽門是開足的，此時DEH指令是不變化的，故調(diào)門抖動故障原因由伺服閥引起。而此時伺服閥不能進(jìn)入平衡狀態(tài)說明伺服閥定位精度下降，引起閉環(huán)系統(tǒng)振蕩。
1.2 MOOG J761-003伺服閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理
伺服閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖2
MOOG J761-003伺服閥是噴嘴擋板式伺服閥。由兩級液壓放大及機(jī)械反饋系統(tǒng)所組成。**級液壓放大是雙噴嘴和擋板系統(tǒng)；第二級功率放大是滑閥系統(tǒng)。調(diào)節(jié)汽門的油動機(jī)是單側(cè)作用、推式的，油動機(jī)活塞桿與調(diào)節(jié)汽門相連，活塞桿向上移動為開閥，調(diào)節(jié)汽門上部重型彈簧使調(diào)節(jié)汽門保持在關(guān)閉位置，如圖2所示，調(diào)節(jié)汽門的開啟是控制伺服閥的滑閥凸肩1打開連通EH壓力油的進(jìn)油口，接通了連通著調(diào)節(jié)汽門油動機(jī)下缸的油口，油動機(jī)下缸的進(jìn)油量多少決定了調(diào)節(jié)汽門的開度，油動機(jī)下缸進(jìn)油量增加，壓力升高，推動活塞上移，活塞桿上移帶動調(diào)節(jié)汽門上移，克服調(diào)節(jié)汽門上部重型彈簧的作用力開至要求的位置，實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)汽門的開啟控制;而調(diào)節(jié)汽門的關(guān)閉是控制伺服閥的滑閥凸肩2打開與有壓回油相通的泄油口，使之與調(diào)節(jié)汽門油動機(jī)下缸油口相通，油動機(jī)下缸的泄油量決定調(diào)節(jié)汽門的關(guān)閥量，油動機(jī)下缸泄油，壓力下降，活塞下移，在調(diào)節(jié)汽門上部重型彈簧作用下，將調(diào)節(jié)汽門關(guān)至所要求的位置。
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1.3 伺服閥故障原因分析
從伺服閥的工作原理可以看出，當(dāng)伺服閥的滑閥凸肩1、2不能完全堵住對應(yīng)的EH壓力油的進(jìn)油口和有壓回油的泄油口，會導(dǎo)致滑閥在不停的做左右往復(fù)運(yùn)動，使油動機(jī)下油缸不斷處于進(jìn)油和泄油兩種狀態(tài)，調(diào)節(jié)汽門隨之抖動。在故障前的運(yùn)行檢查中曾發(fā)現(xiàn)3號調(diào)門的有壓回油管回油流量較之其他調(diào)門回油流量大，回油管發(fā)燙，且有輕微振動，而伺服閥2個噴嘴的回油流量是很有限的，只能說明油動機(jī)下油缸有泄漏油，泄漏是由于伺服閥造成的，而伺服閥滑閥的凸肩1、2不能準(zhǔn)確封堵進(jìn)油口及泄油口是根本原因。
造成滑閥凸肩不能**定位封堵住EH壓力油的進(jìn)油口和有壓回油的泄油口原因有:伺服閥**級液壓放大的噴嘴磨損或噴嘴部分堵塞;滑閥卡澀;滑閥凸肩的銳邊磨損;EH壓力至左右側(cè)油室的縮孔部分堵塞;伺服閥機(jī)械零偏調(diào)整不準(zhǔn)確。這些原因都有可能造成滑閥凸肩不能**封堵住壓力油的進(jìn)油口和有壓回油的泄油口，使滑閥發(fā)生往復(fù)動作，油動機(jī)下油缸不斷處于進(jìn)油或泄油的過程，隨著伺服閥泄漏量的增加，伺服卡與伺服閥組成的閉環(huán)系統(tǒng)就會處于振蕩狀態(tài)，一但閉環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，在高壓EH油的沖蝕下，滑閥凸肩的銳邊將會被磨損，進(jìn)一步加重伺服閥的泄漏量，汽門的抖動幅度也將迸一步增大，這種惡性循環(huán)使得油動機(jī)的下油缸不停的進(jìn)油和泄油，調(diào)門也隨之開和關(guān)，*終引發(fā)調(diào)節(jié)汽門大幅抖動的故障。3號調(diào)節(jié)汽門在靜態(tài)調(diào)試階段曾發(fā)現(xiàn)伺服閥機(jī)械零偏有偏差，機(jī)械零偏使3號調(diào)門有輕微的晃動現(xiàn)象，臨時對機(jī)械零偏進(jìn)行了調(diào)整，消除了晃動現(xiàn)象，但由于沒有經(jīng)過校驗(yàn)臺的校驗(yàn)，機(jī)械零偏的調(diào)整精度不高。所以對于3號調(diào)節(jié)汽門伺服閥，經(jīng)過一段時間的使用，其滑閥凸肩的銳邊磨損應(yīng)當(dāng)是比較嚴(yán)重的。故障處理后，將3號調(diào)節(jié)汽門的伺服閥拆下，送返至上汽廠清洗檢修，廠家檢測結(jié)果與我們的判斷是一致的，滑閥凸肩的銳邊已磨損，無法修復(fù)，由廠家重新更換了新的伺服閥。
二、總結(jié)與建議
電液伺服閥作為DEH系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其性能的優(yōu)劣及穩(wěn)定性直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行，調(diào)門發(fā)生抖動，要立刻采取措施，防止高頻抖動損壞伺服閥。因此應(yīng)當(dāng)采取以下的技術(shù)措施:
(1)定期進(jìn)行油質(zhì)化驗(yàn)，保證EH抗燃油的清潔，防止伺服閥堵塞。如發(fā)現(xiàn)調(diào)門晃動，要及時采取措施，否則會造成第二級滑閥的凸肩銳邊的永久性磨損，而這種磨損是不能修復(fù)的。
(2)在運(yùn)行中定期檢查調(diào)門的回油管路，在調(diào)門穩(wěn)態(tài)時比較各調(diào)節(jié)汽門有壓回油管路的泄漏量情況，掌握伺服閥的工作狀態(tài)。
(3)保證DEH控制系統(tǒng)、伺服卡及LVDT的正常工作，防止由于電信號的不穩(wěn)定或不準(zhǔn)確及控制回路參數(shù)整定的不當(dāng)而造成伺服閥滑閥動作頻繁而損壞伺服閥。
(4)更換使用新伺服閥時，應(yīng)準(zhǔn)確調(diào)整伺服閥的機(jī)械零偏。
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