汽轮机eh调节系统伺服阀故障分析及解决办法

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汽轮机EH调节系统伺服阀故障分析及解决办法
李林
陕西德源府谷能源有限公司，山西 榆林 719400
摘要：在汽轮机的运行过程中，伺服阀是DEH控制系统的核心，其性能直接影响甚至是决定了整个系统的性能。

文章就汽轮机EH调节系统伺服阀故障进行了分析，并提出了具体的解决措施。

关键词：汽轮机；伺服阀；故障
当下，伴随着计算机技术的发展，电液调节系统（DEH）在汽轮机组中的应用越来越频繁，但是，电液调节系统（DEH）在实际运行过程中存在很多故障问题，阻碍着汽轮机组的安全稳定运行。

因此，相关技术人员需要加强对伺服阀故障问题的研究与分析。

一、汽轮机EH供油系统概述
EH供油系统由供油装置、抗燃油再生装置、油管路系统构成。

组成供油装置的构件有：油箱、油泵、控制块、滤油器、磁性过滤器、溢流阀、蓄能器、冷油器、EH油箱加热器、EH端子箱和一些实时显示油位、油温、油压等信息的标准设备以及一套抗燃油再生过滤系统和自循环冷却系统。

该装置主要为控制部分提供液压动力，保持液压油的运行特性。

由此可见，DEH液压调速控制系统的安全运行是确保整机安全运行的重要前提。

二、伺服阀工作原理
伺服阀指的是电液控制系统中实现电液信号转换的核心元件，其可以将控制系统中发出的信号转化成液压信号，并控制相关执行元件进行运行。

伺服阀按其结构分为：喷嘴挡板式和射流管式，其中挡板伺服阀应用最为普遍。

伺服阀按照其结构可以分为：前置级和功率级。

其中，功率级由阀芯、阀套等组成，阀芯在前置级的推动下运动，打开阀口，使伺服阀输出流量。

它是一个力矩马达和两级液压放大及机械反馈系统所组成。

第一级液压放大是双喷咀
和挡板系统，第二级放大是滑阀系统（图
１）。

前置级由力矩马达、喷嘴挡板、
反馈杆等组成，用于接收控制器来的信
号并转化成液压信号推动功率级的阀芯
运动。

图1 伺服阀工作原理
三、故障原因
作为电液控制系统的核心元件——伺
服阀，其运行情况直接决定着整套系统的
性能。

在运行过程中，伺服阀可以将小功
率的电信号转变成大功率的液压能，并输
出。

在EH控制系统中，伺服阀是将液压
部分与电气部分连接起来的元件，其可以
实现对液压信号的转换和放大。

因此，对
伺服阀的故障进行分析并采取处理措施，
对于汽轮机组的安全稳定运行具有十分重
要的作用。

通常，伺服阀的故障有：卡涩、
腐蚀和振荡。

1 卡涩
伺服阀最常见的故障就是卡涩，其主
要是由于油质清洁度造成的。

伺服阀是
比较精密的元器件，因此，任何一个细
小的颗粒都有可能引起伺服阀发生卡涩
故障。

一般情况下，油质劣化是引起卡
涩主要原因，对其进行分析发现：第一，
油系统检修时，总会有部分残存物如焊
渣、金属锈蚀物等难于彻底去除，焊渣及
金属锈蚀物会对油的劣化反应起到催化
剂的作用；第二，EH油在较高温度下其
氧化速率会剧增，发生水解反应、酸值
升高，油温较高时在发生氧化或热裂解
的同时能溶解其管路连接处的密封材料，
使油液颗粒度增加。

2 腐蚀
伺服阀的另一个故障形式为腐蚀。

以
MOOG76系列伺服阀为例展开研究，其
全流量时阀芯位移仅为0.4mm，液压油
通过阀口的流速要高达100m/s以上。

但
是当液压油中的酸性含量较高时，就会使
得阀芯凸肩的尖角产生电化学腐蚀，从而
使得内泄增大，系统发热量增加，控制精
度降低。

一般情况下，腐蚀产生的原因有：第
一，抗燃油氯离子含量偏高；第二，由于
磷酸酯抗燃油有较强的极性，在空气中容
易受潮，水分的渗入会造成磷酸酯抗燃油
的水解，水解所产生的酸性产物又催化产
生进一步的水解，加剧抗燃油的老化。

3 振荡
伺服阀会接受电流信号，并产生流量
输出，但是当电流信号加在伺服阀上时，
阀芯不是停留在某一固定位置，而是发生
高频振荡，那么其产出的流量就会不稳定，
从而出现振荡故障。

一般，伺服阀的振荡发生机理为：在
伺服阀的线圈输出的力矩到阀芯位移的闭
环反馈当中会产生振荡故障。

而这个反馈
主要是通过反馈杆来实现的，当反馈杆的
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弹簧管刚度变小时，会造成闭环系统不稳定，使伺服阀发生振荡。

4 快速卸荷阀
4.1 快速卸荷阀动作过程
快速卸荷阀安装在油动机液压块上，当机组紧急停机或危急脱扣装置动作时，危急遮断油失压，滑阀上移，压力油与回油导通，使得油动机下腔的压力油经卸荷阀回油快速释放，这时不论伺服放大器输出的信号大小，在阀门弹簧力的作用下，均使阀门关闭。

4.2 快速卸荷阀常见故障
卸荷阀的常见故障是杯状滑阀卡涩或关不严，造成系统泄漏，严重时油动机无法开启，内漏时大量压力油通过卸荷阀回到回油管产生大量的热量使回油管道发热。

通过检查回油管道温度可以判断是否内漏。

出现卸荷阀卡涩或关闭不严的故障后，可以通过清洗卸荷阀的方法排除。

当调节螺钉未旋紧或针形阀处未关严时，危急遮断油通过先导阀泄去，油动机同样会产生内漏；压力油与危急遮断油之间的小孔堵塞，危急遮断油无法产生，油动机也会产生内漏。

所以当油动机出现内漏后，这些地方都需要检查。

四、解决办法
对EH供油系统来讲，其重点工作是解决油质的问题，使用再生净化装置，对抗燃油进行再生净化处理，使酸值保持在0.2mgKOH/g以下，颗粒度满足NAS1638标准5～6级。

这是一项长期的工作，应从以下方面加以注意：
第一，添加新油前，要先将新油用专用滤油机加以过滤，取样化验合格后方可加入油箱。

第二，降低伺服阀的工作环境温度，在油动机上加装冷却水装置，降低EH回油温度，管道应离开高温辐射，必要时加强保温厚度，防止电液伺服阀工作温度过高导致EH油快速氧化。

第三，加强对EH抗燃油油质的化学
监督及维护，发现问题要及时采取措施处
理，保证不合格油不进入EH系统，不同
厂家的EH油也不要混用，对库存抗燃油
应认真做好油品入库储存发放工作，防止
油的错用、混用。

第四，检修时拆下的密封件应予以更
换，不能重新使用，防止老化、变质。

第五，电液伺服阀入口滤网在大、小
修时应加以更换，过滤精度为10μm。

第六，在拆卸电液伺服阀或其它元件
时，拆卸伺服阀要有专人拆装，拆下伺服
阀应包扎好妥善保管，要注意保护系统不
受污染。

不可使用含氯溶剂去清洗系统部
件，严禁使用含氯的喷雾清洁剂清理EH
系统各部件的内外表面。

第七，利用大、中、小修及临时停机
的机会，经常对伺服阀进行试验、清洗、
检查，对有问题的伺服阀必须及时处理。

第八，定期对抗燃油进行取样，检查
和化验，加强化学监督，主要指标有：粘
度、颗粒等级，含水量，含氯量，酸值，
电阻率。

每次取样时，应由专人负责进行，
在取油样时应先放100ml后，重新换上
一个新瓶再放100ml作为油样，必要时
取两个不同位置油样作为依据。

第九，再生装置必须随系统随时投运，
采用离子交换型树脂再生装置取代硅藻土
降低酸值，因为硅藻土化学成份不稳定，
质量也存在筛分彻底、颗粒大小不一、碎
屑多、杂质含量高等问题。

失效后易产生
大量金属皂类物质，严重时会涩系统。

第十，严格控制EH油系统中的水份
含量，油箱顶部呼吸器内填装硅胶，空气
进入呼吸器时硅胶将其大部分的水份吸
收，有效降低了油中含水量。

定期检查硅
胶，发现变质失效，及时更换。

当抗燃油
中含水量很大时，需使用真空脱水。

五、EH油系统日常维护
要保证EH油系统的安全稳定运行就
要加强对系统的日常维护。

EH油的日常
维护工作包括系统的检查、清洁、更换部
件、EH油的更新、状态检修部件等。

根
据各厂的实际情况,应将这些工作做好日
程表,严格执行。

EH油系统的检查和试验
为了保证系统的连续运行和避免机组
故障停机,必须做好定期检查及试验工作。

检查内容包括系统及各部件的磨损、超温、
不对中、振动、液位等。

根据我厂实际专
门制定了以下检查项目:
① 定期检查EH油泵电流。

油泵电流
是反映EH油系统流量的重要指标,加上
油压指标,可以判断电液转换器工作是否
正常,是否存在非正常的泄漏。

② 定期检查EH油管路接头、焊口及
密封件,防止密封件损坏和接头松脱等故
障发生。

③ 定期检查调门并帽及活动杆活动
情况,检查调门开、关位置规律是否变化。

④ 定期检查LVDT,防止LVDT问题
造成控制系统异常。

⑤ 定期对电液转换器进行检测,尽早
发现存在的故障和隐患,及时处理。

⑥ 定期对硅藻土及纤维素精虑器运
行状况进行监视,当水分和酸性指标超标
时及时更换硅藻土。

六、结束语
总之，相关技术人员通过对伺服阀常
见故障现象进行分析，可以详细了解到伺
服阀的一些性能，从而指导今后实际应用
中的故障判断，以便于采取针对性的解决
措施。

参考文献：
[1]周义乐.EH抗燃油系统日
常维护及常见故障分析[J].湖北电
力,2011,35(03):36-37.
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