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【摘 要】汽轮机DEH系统的调节、保护作用对于高参数、大容量机组极其重要，而电液伺服阀是汽轮机DEH系统的关键部件，其工作性能可直接影响汽轮机组的安全经济运行，其可靠性要求较高。以包头第二热电厂300MW机组为例，介绍了汽轮机DEH系统的组成和工作原理，主要针对系统中电液伺服阀的故障现象及产生的原因进行了分析，总结了故障处理的方法，提出了防范措施，对电厂从事DEH维护的技术人员有一定借鉴作用。
【关键词】DEH；电液伺服阀；故障处理
1 概述
汽轮机DEH系统的调节、保护作用对于高参数、大容量机组极其重要，而电液伺服阀是汽轮机DEH系统的核心部件，其工作性能的优劣可直接影响汽轮机组的安全经济运行，可靠性要求较高。包头第二热电厂2×300MW供热机组汽轮机是由东方汽轮机厂设计制造的亚临界一次中间再热、单轴双缸双排汽、直接空冷凝汽式汽轮机，采用从美国Bailey集团ETSI公司引进的高压抗燃油数字电液控制系统（DEH），它可以和其它上位机取得联络实现机电炉的协调控制。D E H系统主要包括 E H供油系统、电液伺服执行机构和保安系统。保安部分采用低压透平油、调节部分采用高压抗燃油，两者用隔膜阀联系。危急遮断系统主要用来在危急状态下迅速关闭主汽门和调门，实现停机，以保护汽轮机的安全。它主要由AST电磁阀（用来快速关闭主汽门）、OPC电磁阀（用来迅速关闭高中压调速汽门，防止机组超速）、隔膜阀等组成。汽轮机配汽由2个高压主汽门、4个高压调节汽门和2个中压联合汽阀组成。电液伺服系统接收DEH控制信号，将电信号转变为液压信号控制阀门油动机动作，每一个高中压主汽门和调速汽门分别由一个独立的油动机驱动，油动机直接与汽门阀杆连接，在各调速汽门的油动机上，均安装一个电液伺服阀及两只线性位移传感器LVDT，调速汽门的开度经过模数转换，反馈至DEH与给定值相比较，精确地控制汽轮机的转速或功率，同时还具有ATC方式、一次调频、协调控制、超速保护、负荷快减（RB、FCB）等功能。
2电液伺服阀结构及工作原理
伺服阀采用美国MOOG喷嘴挡板式，结构精密复杂，由两部分组成：电磁部分（永久磁铁、导磁体、衔铁、线圈）实现电液信号的转换和放大，两级液压放大器（挡板、软管、喷嘴、油路、四通滑阀、反馈弹簧）对液压执行机构进行控制。第一级液压放大是双喷嘴和挡板系统；第二级功率放大是滑阀系统。其结构如下图所示
电液伺服阀的作用就是将转速和负荷的电信号通过伺服阀转变为液压信号，推动油动机滑阀移动，改变调速汽门的开度，改变机组进汽量 ，使机组的转速（或负荷）达到操作员的给定值。汽轮机调门控制是闭环控制回路，计算机的控制指令经VP卡输出，与阀门位移反馈进行偏差运算，经伺服放大环节输出控制信号至伺服阀，力矩马达的线圈将会产生电磁力作用于衔铁的两端，使衔铁组件（由衔铁、挡板及弹簧管组成）发生偏转。而挡板的偏转将减少某一个喷嘴的流量，进而改变了与该喷嘴相通的阀芯一侧的压力，推动阀芯朝一边移动。调节汽门的开启是控制伺服阀的滑阀凸肩1打开连通EH压力油的进油口，接通了调节汽门油动机下缸的油口，进油量多少决定了调节汽门的开度，进油量增加，压力升高，推动活塞上移，活塞杆带动调节汽门上移，克服调节汽门上部重型弹簧的作用力开至要求的位置，实现了调节汽门的开启控制；同理，调节汽门的关闭是控制伺服阀的滑阀凸肩2打开与有压回油相通的泄油口，使之与调节汽门油动机下缸油口相通，油动机下缸的泄油量决定调节汽门的关阀量，将调节汽门关至所要求的位置。通过油缸的活塞上下运动实现调门开关控制，同时阀芯的位移对反馈杆产生一个作用力，此作用力形成了对衔铁组件的回复力矩，当此回复力矩与力矩马达的电磁力矩相平衡时，衔铁挡板组件回到零位，阀芯保持在这一平衡状态的开启位置，直到给定信号又发生变化。其优点是动态响应快、控制精度高、使用寿命长；缺点是造价高、易污染，对油液清洁度要求较高。
3电液伺服阀常见故障现象及分析处理
3.1高压调门打不开（伺服阀无压力输出，油动机拒动）
在一次临修后起机过程中#3机#4高压调门指令输出，但阀门无法开启，其它调门正常。经过分析，原因大致有以下几种：
（1）无信号输入。信号线断路或脱开，或是插头松动
（2）控制线圈烧坏或保险管熔断。
（3）滑动阀芯卡死。通常是液压油过脏，管道有杂质造成EH油质不合格导致；阀芯密封圈磨损掉块，致使阀芯卡住不能滑动。
（4）其他原因：液压泵未能正常启动，不能提供液压压力；卸荷阀被打开，液压油直接回油箱；滤网、喷嘴堵塞。
仔细检查后借助对油管路前后油温和节流声音的判断，电液伺服阀不过油，初步判断为伺服阀阀芯卡涩不动作导致油缸下腔不进油使阀门无法开启，更换后故障解决。
3.2 阀门高频抖动或周期性摆动
机组正常运行中，出现某个阀门高频抖动或周期性摆动，应首先在DEH工程师站强制调节汽门为手动方式，如仍然抖动，可以排除DEH控制系统及伺服卡故障原因，并排除LVDT故障以后，确定电液伺服阀工作不稳定是主要原因。
（1）电液伺服阀阀芯与阀套磨损过封度变小、喷嘴磨损或喷嘴部分堵塞，滑阀卡涩；滑阀凸肩的锐边磨损；伺服阀机械零偏调整不准确。这些原因都有可能造成滑阀凸肩不能精确封堵住压力油的进油口和有压回油的泄油口，使滑阀发生往复动作，油动机下油缸不断处于进油或泄油的过程，此时伺服阀不能进入平衡状态，定位精度下降，引起闭环系统振荡，随着伺服阀泄漏量的增加，汽门的抖动幅度也将迸一步增大。
（2）由于长期工作在高温和振动环境中，力矩马达很容易在高温环境中损坏，使衔铁和滑阀之间的刚性连接逐渐疲劳造成阀门摆动。经更换伺服阀后，调节汽门工作正常。
3.3 阀门失控，突然全开或全关 机组运行过程中，有时会发生控制指令不变的情况下，汽门突然全开或全关，在控制信号和机械部分无问题的前提下，可判断伺服阀堵塞造成阀门全开或全关。
（1）主要是油中杂质堵塞在喷嘴挡板处，使阀芯突然向某一方向动作，导致汽门失控。
（2）伺服阀温度高，随着污染物聚积，阀芯开始移动伺服阀响应缓慢和工作不稳定，并导致调节门窜动。主阀芯淤积动力时，则主阀芯不能动作
4 防范措施
4.1油动机拒动的现象在机组启动前，阀门整定、传动试验时会有可能发生，应及时排除。
4.2应将电缆防护、控制元件固定，接线插头紧固等作为预防性工作来进行，结合定期试验，去提高系统运行的安全性和稳定性。DEH系统要求严格的单点接地，电缆敷设应尽量避开电磁干扰和强电压区域。
4.3通过分析发现，电液伺服阀故障主要是因为抗燃油油质不合格引起，抗燃油油温过高，其颗粒度、酸性等指标超过规定标准等，都会导致抗燃油油质下降，使电液伺服阀内部卡涩、堵塞导致工作不正常。因此，定期对抗燃油进行取样，检查和化验，加强化学监督，监视水分、酸值、颗粒度等重要指标。
4.4加强对抗燃油净化装置的运行、管理，提高净化装置的净化效率，定期更换硅藻土过滤器和系统中所有精密过滤器，必要时可以增加一套独立的抗燃油再生装置。
4.5利用大、中、小修及临时停机的机会，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。
5 结束语
电液伺服阀故障会直接影响其工作特性，引起调节阀异常，导致机组负荷出现大幅度波动，轻则引起调节系统摆动，重则造成停机。上述分析的原因虽然只是很细微的因素，但消除也不容易，因此提醒DEH维护的技术人员在日常维护中加强设备监督、定期试验和抗燃油油质的提高。
参考文献：
[1] 肖增弘，徐丰.汽轮机数字式电液调节系统[M]. 北京： 中国电力出版社，2003.
[2] 田源道 电液伺服阀技术 北京： 航空工业出版社，2008.
作者简介：
邢茂华（1976—），男，内蒙古人，学士学位，工程师，从事电厂热工控制工作。（第一作者）
电话：0472-6161478，13947237491
E-MAIL： [email protected]
王东（1976—），男，内蒙古人，助理工程师，从事电厂热工控制工作。
电话：0472-6161478 15049373208
工作单位：包头第二热电厂 邮编：014030
【关键词】DEH；电液伺服阀；故障处理
1 概述
汽轮机DEH系统的调节、保护作用对于高参数、大容量机组极其重要，而电液伺服阀是汽轮机DEH系统的核心部件，其工作性能的优劣可直接影响汽轮机组的安全经济运行，可靠性要求较高。包头第二热电厂2×300MW供热机组汽轮机是由东方汽轮机厂设计制造的亚临界一次中间再热、单轴双缸双排汽、直接空冷凝汽式汽轮机，采用从美国Bailey集团ETSI公司引进的高压抗燃油数字电液控制系统（DEH），它可以和其它上位机取得联络实现机电炉的协调控制。D E H系统主要包括 E H供油系统、电液伺服执行机构和保安系统。保安部分采用低压透平油、调节部分采用高压抗燃油，两者用隔膜阀联系。危急遮断系统主要用来在危急状态下迅速关闭主汽门和调门，实现停机，以保护汽轮机的安全。它主要由AST电磁阀（用来快速关闭主汽门）、OPC电磁阀（用来迅速关闭高中压调速汽门，防止机组超速）、隔膜阀等组成。汽轮机配汽由2个高压主汽门、4个高压调节汽门和2个中压联合汽阀组成。电液伺服系统接收DEH控制信号，将电信号转变为液压信号控制阀门油动机动作，每一个高中压主汽门和调速汽门分别由一个独立的油动机驱动，油动机直接与汽门阀杆连接，在各调速汽门的油动机上，均安装一个电液伺服阀及两只线性位移传感器LVDT，调速汽门的开度经过模数转换，反馈至DEH与给定值相比较，精确地控制汽轮机的转速或功率，同时还具有ATC方式、一次调频、协调控制、超速保护、负荷快减（RB、FCB）等功能。
2电液伺服阀结构及工作原理
伺服阀采用美国MOOG喷嘴挡板式，结构精密复杂，由两部分组成：电磁部分（永久磁铁、导磁体、衔铁、线圈）实现电液信号的转换和放大，两级液压放大器（挡板、软管、喷嘴、油路、四通滑阀、反馈弹簧）对液压执行机构进行控制。第一级液压放大是双喷嘴和挡板系统；第二级功率放大是滑阀系统。其结构如下图所示
电液伺服阀的作用就是将转速和负荷的电信号通过伺服阀转变为液压信号，推动油动机滑阀移动，改变调速汽门的开度，改变机组进汽量 ，使机组的转速（或负荷）达到操作员的给定值。汽轮机调门控制是闭环控制回路，计算机的控制指令经VP卡输出，与阀门位移反馈进行偏差运算，经伺服放大环节输出控制信号至伺服阀，力矩马达的线圈将会产生电磁力作用于衔铁的两端，使衔铁组件（由衔铁、挡板及弹簧管组成）发生偏转。而挡板的偏转将减少某一个喷嘴的流量，进而改变了与该喷嘴相通的阀芯一侧的压力，推动阀芯朝一边移动。调节汽门的开启是控制伺服阀的滑阀凸肩1打开连通EH压力油的进油口，接通了调节汽门油动机下缸的油口，进油量多少决定了调节汽门的开度，进油量增加，压力升高，推动活塞上移，活塞杆带动调节汽门上移，克服调节汽门上部重型弹簧的作用力开至要求的位置，实现了调节汽门的开启控制；同理，调节汽门的关闭是控制伺服阀的滑阀凸肩2打开与有压回油相通的泄油口，使之与调节汽门油动机下缸油口相通，油动机下缸的泄油量决定调节汽门的关阀量，将调节汽门关至所要求的位置。通过油缸的活塞上下运动实现调门开关控制，同时阀芯的位移对反馈杆产生一个作用力，此作用力形成了对衔铁组件的回复力矩，当此回复力矩与力矩马达的电磁力矩相平衡时，衔铁挡板组件回到零位，阀芯保持在这一平衡状态的开启位置，直到给定信号又发生变化。其优点是动态响应快、控制精度高、使用寿命长；缺点是造价高、易污染，对油液清洁度要求较高。
3电液伺服阀常见故障现象及分析处理
3.1高压调门打不开（伺服阀无压力输出，油动机拒动）
在一次临修后起机过程中#3机#4高压调门指令输出，但阀门无法开启，其它调门正常。经过分析，原因大致有以下几种：
（1）无信号输入。信号线断路或脱开，或是插头松动
（2）控制线圈烧坏或保险管熔断。
（3）滑动阀芯卡死。通常是液压油过脏，管道有杂质造成EH油质不合格导致；阀芯密封圈磨损掉块，致使阀芯卡住不能滑动。
（4）其他原因：液压泵未能正常启动，不能提供液压压力；卸荷阀被打开，液压油直接回油箱；滤网、喷嘴堵塞。
仔细检查后借助对油管路前后油温和节流声音的判断，电液伺服阀不过油，初步判断为伺服阀阀芯卡涩不动作导致油缸下腔不进油使阀门无法开启，更换后故障解决。
3.2 阀门高频抖动或周期性摆动
机组正常运行中，出现某个阀门高频抖动或周期性摆动，应首先在DEH工程师站强制调节汽门为手动方式，如仍然抖动，可以排除DEH控制系统及伺服卡故障原因，并排除LVDT故障以后，确定电液伺服阀工作不稳定是主要原因。
（1）电液伺服阀阀芯与阀套磨损过封度变小、喷嘴磨损或喷嘴部分堵塞，滑阀卡涩；滑阀凸肩的锐边磨损；伺服阀机械零偏调整不准确。这些原因都有可能造成滑阀凸肩不能精确封堵住压力油的进油口和有压回油的泄油口，使滑阀发生往复动作，油动机下油缸不断处于进油或泄油的过程，此时伺服阀不能进入平衡状态，定位精度下降，引起闭环系统振荡，随着伺服阀泄漏量的增加，汽门的抖动幅度也将迸一步增大。
（2）由于长期工作在高温和振动环境中，力矩马达很容易在高温环境中损坏，使衔铁和滑阀之间的刚性连接逐渐疲劳造成阀门摆动。经更换伺服阀后，调节汽门工作正常。
3.3 阀门失控，突然全开或全关 机组运行过程中，有时会发生控制指令不变的情况下，汽门突然全开或全关，在控制信号和机械部分无问题的前提下，可判断伺服阀堵塞造成阀门全开或全关。
（1）主要是油中杂质堵塞在喷嘴挡板处，使阀芯突然向某一方向动作，导致汽门失控。
（2）伺服阀温度高，随着污染物聚积，阀芯开始移动伺服阀响应缓慢和工作不稳定，并导致调节门窜动。主阀芯淤积动力时，则主阀芯不能动作
4 防范措施
4.1油动机拒动的现象在机组启动前，阀门整定、传动试验时会有可能发生，应及时排除。
4.2应将电缆防护、控制元件固定，接线插头紧固等作为预防性工作来进行，结合定期试验，去提高系统运行的安全性和稳定性。DEH系统要求严格的单点接地，电缆敷设应尽量避开电磁干扰和强电压区域。
4.3通过分析发现，电液伺服阀故障主要是因为抗燃油油质不合格引起，抗燃油油温过高，其颗粒度、酸性等指标超过规定标准等，都会导致抗燃油油质下降，使电液伺服阀内部卡涩、堵塞导致工作不正常。因此，定期对抗燃油进行取样，检查和化验，加强化学监督，监视水分、酸值、颗粒度等重要指标。
4.4加强对抗燃油净化装置的运行、管理，提高净化装置的净化效率，定期更换硅藻土过滤器和系统中所有精密过滤器，必要时可以增加一套独立的抗燃油再生装置。
4.5利用大、中、小修及临时停机的机会，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。
5 结束语
电液伺服阀故障会直接影响其工作特性，引起调节阀异常，导致机组负荷出现大幅度波动，轻则引起调节系统摆动，重则造成停机。上述分析的原因虽然只是很细微的因素，但消除也不容易，因此提醒DEH维护的技术人员在日常维护中加强设备监督、定期试验和抗燃油油质的提高。
参考文献：
[1] 肖增弘，徐丰.汽轮机数字式电液调节系统[M]. 北京： 中国电力出版社，2003.
[2] 田源道 电液伺服阀技术 北京： 航空工业出版社，2008.
作者简介：
邢茂华（1976—），男，内蒙古人，学士学位，工程师，从事电厂热工控制工作。（第一作者）
电话：0472-6161478，13947237491
E-MAIL： [email protected]
王东（1976—），男，内蒙古人，助理工程师，从事电厂热工控制工作。
电话：0472-6161478 15049373208
工作单位：包头第二热电厂 邮编：014030