汽轮机EH调节系统伺服阀故障分析及解决办法

摘 要：电液伺服阀是Deh控制系统的核心，它的性能直接影响甚至决定整个系统的性能。本文通过对电液伺服阀的系统和结构的分析，列出伺服阀常见的故障并进行了分析，提出了日常维护的注意事项及解决办法。

关键词：EH油系统;伺服阀;故障;维护

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.253

1 前言

目前，随着发电机组容量的增大以及计算机技术的广泛应用，数字电液调节系统（DEH）的应用亦趋广泛。DEH系统中许多故障如汽门摆动、拒开、拒关等均与电液伺服阀的工作状况有关。因此，解决伺服阀故障问题对DEH系统安全稳定运行意义重大。

2 工作原理

电液控制系统中实现电液信号转换的核心元件是伺服阀，它接收控制系统来的指令信号并转化成液压信号控制执行机构动作。伺服阀按其结构分为喷嘴挡板式和射流管式，其中应用最普遍的是挡板伺服阀。

伺服阀按其结构分为前置级和功率级。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。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）。

3 故障原因

伺服阀作为电液控制系统的核心元件，直接决定着整套系统的性能。它能够将小功率的电信号输入转换为大功率的液压能（流量与压力）输出。在EH控制系统中，将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与放大，对伺服阀的故障现象做出及时准确的分析和判定，对于维护控制系统的稳定运行有着极其重要的作用。

经过多次检修与摸索发现伺服阀的常见故障有：卡涩、腐蚀和振荡。

3.1 卡涩

据有关资料统计，油质清洁度造成卡涩占伺服阀全部故障的80%以上，可以说是伺服阀最常见的故障。伺服阀是十分精密的液压元件，任何细小的颗粒都有可能引起伺服阀发生卡涩。造成伺服阀卡涩的主要原因就是油质劣化。其油质劣化主要与下述因素有关： （1） 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）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。

3.2 腐蚀

伺服阀的流量输出由阀芯凸肩控制的阀口来保证。以MOOG76系列伺服阀为例，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。阀口必须长期承受高流速的冲击。当液压油中酸性偏高，或油中氯离子含量偏高而积聚在阀口时，就会对阀芯凸肩的尖角产生电化学腐蚀。在高速流体的冲刷下，使凸肩被侵蚀，伺服阀的泄漏量增大。当伺服阀发生腐蚀后，内泄增大，系统发热量增加，控制精度降低。伺服阀腐蚀的原因：（1）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。（2）抗燃油氯离子含量偏高。

3.3 振荡

伺服阀接收电流信号并产生流量输出，当一个稳定的信号作用在伺服阀上时，伺服阀就应该输出一个稳定的流量。但有时伺服阀会出现振荡故障。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，使伺服阀的输出流量也发生变化。从伺服阀工作原理方框图上可以看出：伺服阀的振荡是发生在由线圈输出的力矩到阀芯位移的闭环反馈当中。这个反馈是通过反馈杆实现的，当反馈杆的弹簧管刚度变小时，会造成闭环系统不稳定，使伺服阀发生振荡。当伺服阀发生振荡故障后，输出流量不稳定，会引起整套电液控制系统发生振荡而无法实现控制。

4 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：

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

（5）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

（6）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。

（7）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。

（8）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。

（9）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。

（10）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。

5 结论

通过对伺服阀常见故障的现象和机理的分析，可以进一步了解伺服阀的性能，指导今后的使用。在实际应用中，我们可以根据故障现象判明故障原因，以便采取针对性的措施：当伺服阀出现卡涩故障后，就要提高液压油的清洁度;当伺服阀出现腐蚀故障后，就要分析液压油的理化性能，采取相应对策;当伺服阀出现振荡故障后，会引起整套控制系统振荡，应及时消除故障。

参考文献：

[1]罗峻.EH油系统常见故障的分析与处理[J].热电技术，2004 （04）：46-47

[2]张献岭.首阳山发电厂1号机组EH油压低处理[J].热力发电，2003，04（32）.

[3]张献岭.首阳山发电厂1号机组EH油压低处理[J].热力发电，2003（04）.

[4]张昕宇.丰城电厂2号机组抗燃油酸值超标原因分析[J].热力发电，2004（08）.

[5]罗峻.EH油系统常见故障的分析与处理[J].热电技术，2004（04）.