伺服阀故障原因分析及解决措施

摘 要： 张电二期机组抗燃油系统伺服阀在运行中多次发生故障，造成机组非停或降出力运行，通过一定时间的现场调查及数据采集，认真分析得出伺服阀高频动作磨损、滤芯堵塞是造成伺服阀故障的根本原因，通过采取更换伺服阀型号和增加抗燃油在线滤油机提高油质的措施大幅降低伺服阀故障率，从而使机组调节系统稳定、可靠运行。

关键词：伺服阀 高频动作 堵塞 解决措施

中图分类号：TK261 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）09-0314-02

一、概述

我厂二期为4台凝汽器湿冷高中压合缸机组，高中压主、调速汽门共计有32台伺服阀，其型号为MOOG72559A，控制系统为美国Bailey集团ETSI公司的数字电液控制系统infi90；DEH系统的主要任务是调节汽机的转速与功率，接受CCS的指令实现机电炉的协调控制。我厂320MW机组一段时间里常发生调节汽门摆动，引起机组负荷摆动，经查是由于伺服阀高频振荡引起；伺服阀也经常由于滤芯堵塞造成拒动，从而使汽门失去调节作用。

二、现状调查

2013年1月-6月对我厂二期机组运行期间伺服阀情况进行了现场调查，并与点检日志进行核对，对每月出现故障的伺服阀台数进行统计归类汇总，制作了伺服阀故障调查表（见表1）。

表1 伺服阀故障调查表

通过对二期伺服阀情况进行了系统的分析，在运行及停运检修后启动试验期间对抗燃油系统伺服阀故障的原因进行分项调查，并制定出伺服阀故障原因分项调查表（见表2）。

表2 伺服阀故障原因分项调查表

三、原因分析

从以上图表中可以看出，导致伺服阀故障的主要问题是伺服阀反馈小球磨损或脱落、内部滤芯堵塞。造成伺服阀反馈小球磨损或脱落、内部滤芯堵塞的原因有以下几个方面：

1.伺服阀高频动作、磨损；

2.抗燃油油质不良；

3.伺服阀零偏改变或伺服阀无流量输出；

4.密封件老化；

5.运行时间长，未按要求检测；

6.电信号不稳定能力差；

所以说避免伺服阀高频动作，确保油质合格，最大限度防止内部滤芯堵塞是解决伺服阀故障的根本原因。

伺服阀接受伺服放大器的输出指令，控制内部滑阀动作，改变油口的大小，从而控制机组调节汽门的开度，及时快速调节机组负荷，满足外界用户电负荷变化的需要，所以伺服阀在正常工况下，频繁动作，属于正常工作范畴。所以对我们对伺服阀的结构进行了确认，并绘制了伺服阀的结构示意图，如下图1所示

图1伺服阀的结构示意图

伺服阀经过长期运行，反馈小球磨损或脱落，造成反馈弹簧弹性下降，刚度差，调节工况出现不灵敏，甚至出现不动作现象，系统迟缓增大，系统不稳定；如小球磨损或脱落势必造成小球与主阀芯间隙增大，难以控制主阀芯的正常动作。解体检查发现情况的确如此，为此制作现场检修图2如下：

图2反馈杆弯曲、磨损图

抗燃油（EH）由磷酸酯组成，外观透明、均匀，新油略呈淡黄色，无沉淀物，挥发性低，抗磨性好，安定性好，物理性稳定。抗燃油的性能指标包括：密度、运动粘度、酸值、倾点、水分、闪点、自燃点、氯含量、电阻率、颗粒污染度、泡沫特性、水解安定性。运行中磷酸酯抗燃油的颗粒度指标直接关系到机组的安全运行，特别是新机组启动前或检修后的电液调节系统，必须进行严格的冲洗滤油，颗粒度指标合格后才能启动。汽轮发电机组抗燃油系统对油中颗粒度的要求是非常严格的，运行中发现油中颗粒数突然增加，需立即检查抗燃油系统的滤网，如发现腐蚀或磨损颗粒，应对抗燃油油系统进行精密过滤处理，并查明颗粒的来源，必要时应停机检查，以消除隐患，避免机组伺服阀的堵塞和造成损坏。为此抽检任意一台机组（6号机）油质，化验结果如表3。

结论：从表3化验结果6号机抗燃油油质超标，即颗粒度超标，是造成抗燃油系统伺服阀滤网堵塞使伺服阀出现故障的又一个要因。

四、制定解决措施

针对以上调查及原因分析制定解决伺服阀故障的对策，即对伺服阀进行改造换型减少反馈杆弯曲、刚度差 、磨损，增加真空净油机，加强油质过滤，提高滤网过滤精度。

伺服阀改造换型我们邀请了东汽自控，与德阳恒瑞液控技术有限公司召开了数次专业分析会，对热工控制部分逐一检查排除后，确定通过更换原型号伺服阀，可减小抖动现象，但不能完全消除，后经德阳恒瑞液控建议，安装了控制信号和控制方式与MOOG72559一致的VICKERS SM4-40伺服阀后彻底消除了伺服阀故障现象。

（改造前图3） （改造后图4）

通过改型，对伺服阀幅频特性和相频特性图分析，振幅比在-3dB时对应的频率约为110Hz，相位移在90度时对应的频率约为150Hz，该频率较MOOG72559高得多，所以VICKERS SM4-40伺服阀比MOOG72559伺服阀具有更高的响应频率，避开了系统的固有频率，从而能够避免伺服阀反馈杆弯曲、刚度差 、磨损油管的振动。

抗燃液性能指标的劣化对伺服阀的影响很大，伺服阀的许多故障都与油质有关，因此必须对抗燃油进行再生净化处理，采用抗燃油超级净油机真空净油机，其中滤除固态杂质，主要是通过高效而纳污量大的专用过滤器来完成使其性能指标符合运行标准，要加强对抗燃油的油质维护，增加一些油质处理设备，保证抗燃油的油质污染颗粒度和酸值在标准范围内。从而极大程度消除了油液污染程度，有效避免了伺服阀故障。

提高滤芯过滤精度，也是有效处理油液污染一个途径，把原在装10微米精度，改为5微米精度，杜绝了一些微量颗粒的存在，提高油质颗粒度标准。

五、结论

张家口发电厂通过对二期抗燃油系统伺服阀故障率的治理，不仅达到了消缺提效的效果，更重要的是使设备可靠性大大提高。从2013年改造后至今，伺服阀故障率接近于零，符合二十五项反措电液伺服阀故障率=0的要求，同时使我厂汽轮机从安全、经济、可靠性各方面都得到了很大提高，改造治理取得了圆满成功。

参考文献

[1]电液伺服阀技术 作者：田源道 出版：航空工业技术

[2]MOOG阀使用说明书 德阳恒瑞液压控制有限公司

[3]抗燃油再生真空滤油机使用说明书 GB 11120-89L-TSA

作者简介：魏晓东（1983-）大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂 汽机调速点检 助理工程师从事300MW机组汽轮机本调专业技术管理工作

张永斌（1968-）大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂 汽机调速点检 高级技师从事300MW机组汽轮机调速专业技术管理工作

韩永军（1971-）大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂 汽机调速点检 高级工从事300MW机组汽轮机调速专业技术管理工作

孙振（1984-）大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂 汽机调速点检 助理工程师从事300MW机组汽轮机调速专业技术管理工作