汽輪機(jī)電液伺服閥突然關(guān)閉故障
(1)雙噴嘴動(dòng)鐵式電液伺服閥的結(jié)構(gòu)和工作原理
雙噴嘴動(dòng)鐵式電液伺服閥由控制線圈、永久磁鋼、可動(dòng)銜鐵、彈性管、擋板、噴嘴、斷流滑閥、反饋桿、零點(diǎn)調(diào)整旋鈕、固定節(jié)流孔、濾油器、外殼等主要零部件組成，如圖E所示。
高壓油進(jìn)入伺服閥后分成2股油路，一路經(jīng)過濾油器，到左右端的固定節(jié)流孔及斷流滑閥兩端的容室，然后從噴嘴與擋板間的控制間隙中流出。在穩(wěn)定工況時(shí)，兩側(cè)的噴嘴擋板間隙是相等的，因此排油面積也相等，作用在斷流滑閥兩端的油壓也相等，使斷流滑閥保持在中間位置，遮斷了進(jìn)出執(zhí)行機(jī)構(gòu)——液壓缸（油動(dòng)機(jī)）的油口。另一路高壓油就作為移動(dòng)液壓缸活塞用的動(dòng)力油，由斷流滑閥控制。
當(dāng)電調(diào)裝置來的電流送人控制線圈時(shí)，在永久磁鋼磁場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生了偏轉(zhuǎn)扭矩，使可動(dòng)銜鐵帶動(dòng)彈簧管及擋板旋轉(zhuǎn)，改變了噴嘴與擋板的間隙。間隙減小一側(cè)的油路油壓升高，間隙增大一側(cè)的油路油壓降低。在此油壓差的作用下，斷流滑閥移動(dòng)，打開了油動(dòng)機(jī)通高壓油及回油的2個(gè)控制窗口，使液壓缸活塞移動(dòng)，輸出位移量來操縱調(diào)節(jié)汽閥的開度。當(dāng)可動(dòng)銜鐵、彈簧管及擋板旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧管發(fā)生彈性變形，反饋桿發(fā)生撓曲。待斷流滑閥在兩端油壓差的作用下產(chǎn)生位移時(shí)，就使反饋桿產(chǎn)生反作用力矩，它與彈簧管、銜鐵等的反動(dòng)力矩一起與輸入電流產(chǎn)生的主動(dòng)力矩相比較，直到總力矩的代數(shù)和等于零為止，即斷流滑閥達(dá)到一個(gè)新的平衡位置，這一位置與輸入電流增量成正比。當(dāng)輸入電流信號(hào)極性相反時(shí)，滑閥位移方向也隨之相反。
(2)問題的提出
某電廠汽輪機(jī)高壓主汽門、高壓調(diào)節(jié)汽門、中壓調(diào)節(jié)汽門各2個(gè)，每臺(tái)機(jī)組共配有6個(gè)電液伺服閥，整個(gè)汽輪機(jī)不設(shè)任何旁路。某日運(yùn)行中，2號(hào)機(jī)右側(cè)高壓主汽門突然關(guān)閉，90min后，左側(cè)高壓主汽門也發(fā)生關(guān)閉，造成2號(hào)機(jī)組被迫停運(yùn)。此后2號(hào)機(jī)組6個(gè)電液伺服閥又發(fā)生多起閥門關(guān)閉故障，每次都造成機(jī)組負(fù)荷大幅度波動(dòng)。
(3)故障原因分析
①DEH控制系統(tǒng)軟件故障 該類故障包括軟件突然出錯(cuò)、閥門特征參數(shù)發(fā)生變化、可調(diào)參數(shù)被修改、軟件帶有病毒、系統(tǒng)某個(gè)環(huán)節(jié)通信突然中斷等。不過，DEH系統(tǒng)信息量并不大，操作量不多，軟件設(shè)計(jì)比較科學(xué)，加上管理嚴(yán)格，發(fā)生軟件故障的可能性極小。
②DEH控制系統(tǒng)硬件故障 如工作/備用閥門故障，輸入/輸出接口模件故障，控制、反饋信號(hào)回路短路、斷線、接觸不良，閥門跳閘回路故障，公用電源故障等。由于在硬件上采用冗余設(shè)計(jì)，因此只要運(yùn)行、維護(hù)、檢查措施到位，發(fā)生硬件故障的可能性也不大。
③電液伺服閥本身故障 該故障是指伺服閥本身控制短路或斷線，零部件腐蝕、密封件損壞造成泄漏，濾油器堵塞造成油流不暢等。經(jīng)過對(duì)2號(hào)機(jī)組故障電液伺服閥的解體檢查，發(fā)現(xiàn)伺服閥濾油器上附有一層比較均勻的褐色涂層，使伺服閥動(dòng)作不靈敏，甚至黏結(jié)卡住，造成了汽輪機(jī)閥門關(guān)閉。
④抗燃油質(zhì)不合格 2號(hào)機(jī)組曾因抗燃油油質(zhì)不合格，其顆粒度、酸性等指標(biāo)均超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，致使伺服閥前的過濾器差壓報(bào)警而沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并最終導(dǎo)致Z號(hào)機(jī)2個(gè)高壓主汽門關(guān)閉而使機(jī)組停運(yùn)。
⑤其他故障 其他故障是指可能存在的汽輪機(jī)閥門油動(dòng)機(jī)損壞、彈簧失效、密封件損壞及閥門反饋機(jī)構(gòu)脫落等。
經(jīng)過以上分析，可以認(rèn)為抗燃油油質(zhì)不合格及電液伺服閥濾油器堵塞是造成伺服閥突關(guān)的主要原因，但也不能忽，略其他原因的存在。
(4)處理措施
對(duì)電液伺服閥突關(guān)故障發(fā)生的原因，應(yīng)采取如下措施。
①加強(qiáng)抗燃油系統(tǒng)運(yùn)行管理和監(jiān)督 主要工作如下：a．在大修中，對(duì)不合格的抗燃油進(jìn)行置換，對(duì)管路、容器進(jìn)行吹掃、清洗；b．加強(qiáng)了對(duì)抗燃油凈化裝置的運(yùn)行管理和檢修改造工作，提高凈化裝置的運(yùn)行效率，定期更換硅藻土過濾器和系統(tǒng)中所有精密過濾器；c．搞好高/中壓聯(lián)合汽門的保溫工作，加強(qiáng)對(duì)抗燃油溫度的控制，使冷卻裝置能長期可靠運(yùn)行并有效調(diào)節(jié)溫度；d．使用合適的密封材料，如氟硅橡膠等；e．定期對(duì)抗燃油進(jìn)行取樣檢查和化驗(yàn)，確保油質(zhì)符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
②定期清洗或更換電液伺服閥內(nèi)濾油器 電液伺服閥濾油器上包裹著一層比較均勻的褐色物質(zhì)，造成伺服閥黏結(jié)卡住，致使閥門關(guān)閉。伺服閥濾油器每半年就須清洗或更換一次，否則就可能造成嚴(yán)重后果。如對(duì)整件伺服閥進(jìn)行更換，則造成相當(dāng)大的浪費(fèi)。采取清洗或更換伺服閥濾油器的辦法，既經(jīng)濟(jì)，又能保證質(zhì)量，不會(huì)改變伺服閥的工作特性。
③加強(qiáng)對(duì)DEH控制系統(tǒng)的檢查和維護(hù)運(yùn)行中，認(rèn)真執(zhí)行定期巡回檢查制度，軟、硬件由專人負(fù)責(zé)保管、維護(hù)，有關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)按規(guī)定辦理手續(xù)后才能修改，其他軟件不能進(jìn)入該系統(tǒng)；嚴(yán)格按檢修質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢修，對(duì)電纜連接接頭進(jìn)行清洗、烘干，對(duì)信號(hào)端子進(jìn)行緊固等，保證控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
④進(jìn)行閥門活動(dòng)試驗(yàn)在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)前，必須進(jìn)行閥門活動(dòng)試驗(yàn)。機(jī)組運(yùn)行過程中，也要定期進(jìn)行閥門帶負(fù)荷試驗(yàn)。
(5)小結(jié)
大型汽輪發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)電液伺服閥一般具有工作穩(wěn)定可靠、調(diào)節(jié)特性好、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，但它對(duì)加工制造、裝配工藝的要求很高，同時(shí)對(duì)汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)和油質(zhì)的要求也很高。掌握電液伺服閥的特性，了解其故障原因和規(guī)律。盡早采取預(yù)防措施，就可以將故障所造成的損失與影響減少到最小。