俄制500WM汽轮机EH系统故障分析及处理

摘 要：本文是对伊敏发电厂#1、#2汽轮机EH系统的简要介绍，并对EH系统调试、启动过程中出现的问题进行了总结；逐一分析设备发生故障的原因及处理方法，仅供参考。

关键词：EH系统；故障；分析；处理

前言：

伊敏发电厂一期安装两台列宁格勒金属制造厂生产的K-500-240-4型汽轮机，为超临界、单轴、四缸、四排汽、凝汽式汽轮机。1号、2号机组分别于1998年l1月和1999年9月投产。原有调节系统为机械液压式，通过凸轮配汽机构喷嘴调节方式对汽轮机进行转速控制和负荷调节，所有操作均由运行人员就地进行。这种方式存在许多不足：（1）调节方式灵敏度低、迟缓率大，负荷响应慢、适应力差；（2）所有操作必须就地进行，转速控制和负荷调节不能远方自动控制，运行人员劳动强度大，影响机组可靠安全运行；（3）原有调节方式不具备与其它系统的通信能力，无法实现机组协调控制，更不能满足电网自动负荷调度AGC的要求。针对以上问题，为彻底改善汽轮发电机组的调节水平，实现协 调控制，对原有汽轮机的液压调节部分进行了改造，采用DEH-3A控制器和高压抗燃油液压部分组成的数字式电液控制系统，实现电液调控功能。改造后的EH系统如图1所示。

在EH系统调试和以后的运行期间相继发生过各类故障，现对常见故障的产生原因及处理方法进行分析和总结。

一、EH油压波动故障

EH油压波动是指在正常工作的情况下，EH油压上下波动范围大于1.0MPa。

EH系统中配置了三台柱塞式恒压变量柱塞泵（PV29），泵组根据系统所需流量自行调整，保证系统的压力不变。如果压力波动范围超过1.0MPa，则认为该泵出现故障。EH油压波动现象，主要是由于泵的调节装置动作不灵活造成的。调节装置分二部份：调节阀和推动机构。调节阀感受泵出口压力变化并转化成推动机构的推力，其上的调整螺钉用于设定系统压力。当调节阀阀芯出现卡涩或摩擦阻力增大时，不能及时将泵出口压力信号转换成推动机构的推力，造成泵流量调整滞后于压力变化，使泵输出压力波动。出现这种情况，可以将调节阀解体，清洗相关零件，检查阀芯磨损情况，复装后基本可以消除该阀故障。否则应更换调节阀。推动机构在泵体内部，活塞产生的推动力克服弹簧力来决定泵斜盘倾角。当推动活塞发生卡涩或摩擦力增大时，调节阀输出信号变化不能及时转化成斜盘倾角（即泵输出流量）变化，使泵的输出压力发生波动。这种情况下，需清洗推动机构的相关零件，并检查推动活塞的表面质量。因该部分机构装在泵体内，最好由泵制造商专业技术人员来完成。油泵进出口滤芯脏污、电液伺服阀内漏，也可能造成EH油压波动。

二、电液伺服阀故障

我厂使用的电液伺服阀有MOOG072和MOOG761两种型号，结构型式为喷嘴挡板式结构。其结构原理如图2所示。电磁部分是永磁式力矩马达，由永久磁铁、导磁体、衔铁、控制线圈和弹簧管组成。液压部分是结构对称的2级液压放大器，前置级是双喷嘴挡板阀，功率级是四通滑阀。滑阀通过反馈杆与衔铁挡板组件相连。

其工作原理如下：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。

（一）故障表现

通过现场调试及对伺服阀的检测，发现DEH系统中电液伺服阀常见的几种典型故障，现列于表1。

通过对DEH系统的研究和对伺服阀的检测、维修，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%，解决上述问题应注意以下几点：

（二）处理方法

1.加强油质管理

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。

还有EH油的运行温度、金属及密封材料、水分的渗入会造成EH油的水解、使用与抗燃油不相符的材质及旁路再生装置的功效的好坏都会对EH油的品质有较大的影响。为此，要定期化验油质，控制抗燃油指标，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。

2.加强对伺服阀的管理

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、对伺服阀的性能参数调整及清洗，使伺服阀始终处于最佳工作状态，不但可以延长伺服阀的使用寿命，还可防止伺服阀突发事故，防患于未然。

3.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，发现有时候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。

4.EH油管振动

EH油管路特别是靠近油动机部分发生高频振荡，其中以HP管为最多。油管振动会引起接头或管夹松动，造成泄漏，严重时会发生管路断裂。

引起油管振动主要有以下几个方面原因：第一、汽门振动。油动机与阀门本体相连，油动机在汽门的最上部，当汽门振动较大时，势必造成油动机振动大，与之相连的油管振动也必然大，如#1、#2高压调门，运行中经常出现振动。第二、管夹固定不好。《EH系统安装调试手册》中规定管夹必须可靠固定，如果管夹固定不好，会使油管发生振动。第三、伺服阀故障，产生振荡信号，引起油管振动。第四、控制信号夹带交流分量，使HP油管内的压力交变产生油管振动。

5.ASP油压报警

ASP油压由于是在线试验AST电磁阀，ASP油压高报警值一般在9.8MPa 左右，ASP油压低报警值一般在4.0 Mpa左右。ASP油压由AST油通过节流孔而产生，通常在7.0 Mpa左右。参见AST电磁阀组件控制原理图3。

其中电磁阀AST1和AST3为并联，组成通道1，而电磁阀AST2和AST4组成通道2，同时，通道1与通道2串联，这就是电磁阀组串并联布置。由上图可知：必须两个通道同时处于泄油状态，AST油才能泄掉，主汽阀和调阀才能关闭。当ETS信号作用在电磁阀上时，该布置不会因某个电磁阀据动而妨碍ETS动作。反之，如果有一只电磁阀误动，也不会使ETS动作而影响正常工作。

ASP油压报警多数是由于节流孔堵塞造成的，当#1节流孔（AST到ASP的节流孔）堵塞时，ASP油压降低，当#2节流孔（ASP到回油的节流孔）堵塞时，ASP油压升高。可以通过检查节流孔来清除故障。如果节流孔没有堵塞，可能是电磁阀故障造成的。大多数情况下是AST电磁阀O型圈损坏造成的，将故障电磁阀解体后更换O型圈即可。对于使用二级滑阀的AST电磁阀，需要检查EH油的进油节流孔是否堵塞，它也会造成AST电磁阀内漏，从而引起ASP油压变化。上述检查仍未发现问题，则可能是节流孔变大造成的，更换新节流孔即可。

6.油动机摆动

在输入指令不变的情况下，油动机反馈信号发生周期性的连续变化，称之为油动机摆动。产生油动机摆动主要有以下几个方面原因：1）热工信号问题。当二支位移传感器发生干涉时、当VCC卡输出信号含有交流分量时、当伺服阀信号电缆有某点接地时均会发生油动机摆动现象。2）伺服阀故障。当伺服阀接收到指令信号后，因其内部故障产生振荡，使输出流量发生变化，造成油动机摆动。3）阀门突跳引起的输出指令变化。当某一阀门在一个特点工作时，由于蒸汽力的作用，使主阀由门杆的下死点突然跳到门杆的上死点，造成流量增大，根据功率反馈，DEH发出指令关小该阀门。在阀门关小的过程中，同样在蒸汽力的作用下，主阀又由门杆的上死点突然跳到门杆的下死点，造成流量减小，DEH又发出开大该阀门指令。如此反复，造成油动机摆动。DEH对由于阀门突跳引起的油动机摆动无能为力，只有通过修改阀门特性曲线使常用工作点远离该位置。

三、结束语

汽轮机组改造为DEH纯电调控制后，针对电厂发生的具体故障，分析其发生的原因，并处理了试运和生产中出现的问题，保证了控制系统正常工作， 实现DEH各项功能，改善了汽轮机调节品质，提高了机组自动化控制水平。

参考文献：

[1]K500-23.5-4型汽轮机EH系统技术文件.哈尔滨汽轮机控制工程有限公司.2001

[2]肖增弘，徐丰编著.汽轮机数字电液调节系统.中国电力出版社 .2003

[3]汽轮机油的质量监督与管理.国家电力公司电化教育中心出版.1998

作者简介：

寇阳（1986.7― ）男，辽宁铁岭人，毕业于沈阳工程学院，热动专业，本科学历，（2008.6-2013.1）工作于华能伊敏发电厂检修部，现供职于辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司设备部。