數(shù)字電液控制系統(tǒng)伺服閥異常動作研究

　　摘要：河南省某電廠1臺300MW機組2008年1月3日至3月13日汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)伺服閥異常動作引起高、中壓調(diào)節(jié)閥運行中頻繁出現(xiàn)無指令突然自行關閉和自行開啟現(xiàn)象，至2008年7月異常動作多達48次，嚴重影響機組的安全運行。
　　
　　一、伺服閥異常動作的影響因素
　　
　　該機組伺服閥異常動作的主要特點：每次異常動作時均未有控制系統(tǒng)指令，異常動作均為突然快速關閉或者緩慢關閉，異常動作后自行恢復正常，并且恢復開啟閥門時動作均較快;EH油壓穩(wěn)定或波動時均出現(xiàn)過異常動作，閥門關閉和開啟曲線連續(xù)、平滑，無局部遲緩增大、停頓現(xiàn)象。將部分更換下的伺服閥返廠檢查維修，無發(fā)生腐蝕、損壞。將該機組更換下的伺服閥安裝在其它機組DEH中使用，無異常。
　　
　　為了查找原因，尋求對策，對可能影響伺服閥異常動作的因素進行了全面分析。
　　
　　1.1電磁干擾
　　
　　如果是電磁干擾的問題，其癥狀應該是多個伺服閥一起動作，且動作頻率很快，方向不確定。同時，電廠對接地狀況進行檢查后確認正常。因此，可以排除電磁干擾因素。
　　
　　1.2電磁閥直流電源供電
　　
　　該機組調(diào)節(jié)閥電磁閥正常運行為帶電狀態(tài)，由電氣供給110V直流電源，母線上有總開關（保險），每個電磁閥上有分開關（保險），當電磁閥失電時，調(diào)節(jié)閥關閉。
　　
　　該機組異常動作時每次只1個閥門動作，因此可以排除總電源、總開關出現(xiàn)問題的可能;由于機組異常動作時有時較快（2～3s）、有時較慢（40s～7min），而電磁閥瞬間失電時相當于保護動作，閥門關閉速度應該很快（<0.45），所以電磁閥瞬間失電的可能性也很小。同時，電廠對總開關（保險）、分開關（保險）進行檢查后確認正常。因此，故障非直流供電所引起。
　　
　　1.3EH油壓波動
　　
　　從機組DCS記錄的數(shù)據(jù)可看出，在機組正常運行負荷穩(wěn)定不變、各閥門無動作、EH油系統(tǒng)沒有瞬間大量供油時，EH油壓有時穩(wěn)定，有時波動頻繁，zui大波動范圍是10.6～13.2MPa,EH油壓穩(wěn)定和波動時均出現(xiàn)過伺服閥異常動作，故油壓波動與異常動作無直接相關性。
　　
　　1.4抗燃油油質(zhì)
　　
　?。?）泡沫特性當抗燃油泡沫特性超標時，油中可出現(xiàn)較多泡沫，影響油壓的穩(wěn)定，引起油壓波動而導致調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動，擺動的特點是持續(xù)不間斷。該機組閥門異常動作時均為單個閥門異常關閉和開啟，未出現(xiàn)擺動現(xiàn)象，故可排除因抗燃油泡沫特性超標引起閥門異常動作。經(jīng)查證，該機組的抗燃油泡沫特性未超標。
　　
　?。?）電阻率和酸值該機組抗燃油酸值和電阻率超標，水分含量較高，說明油品受到污染，油質(zhì)劣化（表1）。油質(zhì)劣化會導致油泥增多，引起顆粒物超標。　　
　?。?）顆粒度顆粒物是液壓系統(tǒng)中危害zui大的污染物，它不僅加速液壓元件的磨損，而且會堵塞元件的間隙和孔口，使控制元件動作失靈從而引起系統(tǒng)故障，甚至被迫停機。據(jù)統(tǒng)計，由固體污染物引起的液壓系統(tǒng)故障占總污染故障的60%～70%?？谷加椭械念w粒尤其是大顆粒會引起伺服閥供油管路堵塞，導致油壓不穩(wěn)，引起伺服閥異常動作，其特點是無規(guī)律，不連續(xù)。油中的顆粒物可來自外界灰塵的污染，也可來自系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)物或油質(zhì)劣化形成的油泥。伺服閥異常動作和抗燃油顆粒度相關關系見表2。　　
　　由表2可見，2008年1～6月抗燃油顆粒度檢測結果均不合格，zui別達到Ⅱ級（NAS1638，下同）,相應伺服閥在此期間的異動頻率也較高。因該廠機組較多，外接濾油機數(shù)量有限，日常濾油方式為抗燃油系統(tǒng)旁路再生裝置投入運行，外接濾油機不定期接入系統(tǒng)進行濾油，7月該電廠采取加強外接濾油機濾油，顆粒度檢測結果好轉(zhuǎn)，7月2日、8日和21日檢測結果為8級、6級和5級，而伺服閥在此期間的異動頻次也大大下降。7月底，通過對油系統(tǒng)的清理以及進行濾油和再生處理，8月6日和14日分別檢測顆粒度均為2級，而伺服閥在此期間無異動發(fā)生。跟蹤9～11月伺服閥異動情況，月均為1次。因此，伺服閥的異動頻次與抗燃油顆粒度級別存在顯著相關性。
　　
　　根據(jù)以上分析認為，抗燃油顆粒度超標是引起伺服閥異常動作的直接原因。
　　
　　二、顆粒物來源及其影響
　　
　　2008年4月對該機組抗燃油系統(tǒng)檢修中發(fā)現(xiàn)，在線旁路再生凈化裝置的布袋式硅藻土再生濾料滲漏，4月7日～4月16日停運該機組抗燃油再生裝置，將濾芯更換為另一型式的硅藻土濾芯。2008年7月23日對該機組抗燃油系統(tǒng)進行檢修，發(fā)現(xiàn)油液面漂浮絮狀油泥，油箱內(nèi)壁有較多淡黃色凝膠狀油泥沉積，油泥厚度約5mm。對油泥取樣分析，檢測結果見表3和表4。　　
　　普通硅藻土過濾器中的硅藻土是用陶土鍛燒而成，其組分和有效成分各異且不穩(wěn)定，同時含有大量的游離金屬離子。該機組抗燃油布袋式硅藻土濾料曾發(fā)生滲漏，根據(jù)試驗結果可以判斷油泥中A1、Ca、Si主要來源于硅藻土濾料。油中水分含量較高，油的酸值不合格以及金屬離子的存在加速了抗燃油的分解?？谷加椭械碾s質(zhì)與抗燃油發(fā)生化學反應生成劣化產(chǎn)物，分散的小顆粒硅藻土和油劣化產(chǎn)物及其二者的結合物附著在控制系統(tǒng)油箱、管道或過濾保護器濾網(wǎng)內(nèi)壁即形成油泥。
　　
　　經(jīng)分析，該機組閥門異常動作時閥門關閉和開啟曲線連續(xù)、平滑，無局部遲緩增大、停頓現(xiàn)象，說明伺服閥無明顯機械卡澀;在無指令自行關閉后，未經(jīng)任何處理，閥門會自行開啟且開啟速度較快，說明伺服閥濾網(wǎng)無明顯堵死現(xiàn)象。該機組EH油中小顆粒物數(shù)目長期持續(xù)超標，小顆粒物不會直接導致伺服閥異常動作，若油泥（小顆粒物）粘附、聚集在伺服閥內(nèi)部保護濾器上或細小的油管內(nèi)壁時，油的通流量減小，會使油路短時因*堵塞而斷油，故伺服閥動作，調(diào)節(jié)閥關閉。油泥為凝膠狀，一般不會把伺服閥油路堵死，在泵壓的作用下，粘附在伺服閥內(nèi)部保護濾器上的油泥很可能被沖走，油路恢復通暢后伺服閥動作，調(diào)節(jié)閥又開啟。
　　
　　利用停機檢修機會，將抗燃油移出油箱進行外接濾油機濾油，對主油箱進行全面清理并對油管路進行沖洗，機組起動后采取連續(xù)濾油等措施，使抗燃油的顆粒度、酸值、電阻率等指標達到合格。排除導致伺服閥異常動作的因素后，伺服閥異常動作引起的機組負荷擺動頻次大大降低直至消失。
　　
　　三、結論和建議
　　
　　抗燃油顆粒度超標是引起伺服閥異常動作的直接原因，顆粒污染物主要來源于小粒徑硅藻土濾料的漏出和油劣化產(chǎn)物及其二者的結合物。為減少或避免DEH因油質(zhì)原因引起的故障，要進一步完善抗燃油濾油設備的運行管理規(guī)定，做好濾油設備運行和維護;盡可能投入外接濾油設備進行連續(xù)去顆粒物濾油，并監(jiān)督旅游設備的效果，及時更換濾芯;使用的旁路再生裝置應具備降低酸值、提高電阻率、減少沉淀物和顆粒污染以及吸收水分等功能，以延緩抗燃油的老化速度;在遇機組停機檢修時，應盡可能對抗燃油系統(tǒng)進行*清理和沖洗。