《電子技術(shù)應(yīng)用》
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數(shù)字電液控制系統(tǒng)伺服閥異常動作研究
摘要: 河南省某電廠1臺300MW機組2008年1月3日至3月13日汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)伺服閥異常動作引起高,、中壓調(diào)節(jié)閥運行中頻繁出現(xiàn)無指令突然自行關(guān)閉和自行開啟現(xiàn)象,,至2008年7月異常動作多達48次,嚴(yán)重影響機組的安全運行,。
Abstract:
Key words :

作者:謝慧,吳文龍,何紅

  一,、伺服閥異常動作的影響因素

  該機組伺服閥異常動作的主要特點:每次異常動作時均未有控制系統(tǒng)指令,異常動作均為突然快速關(guān)閉或者緩慢關(guān)閉,,異常動作后自行恢復(fù)正常,,并且恢復(fù)開啟閥門時動作均較快;EH油壓穩(wěn)定或波動時均出現(xiàn)過異常動作,閥門關(guān)閉和開啟曲線連續(xù),、平滑,,無局部遲緩增大、停頓現(xiàn)象,。將部分更換下的伺服閥返廠檢查維修,,無發(fā)生腐蝕、損壞,。將該機組更換下的伺服閥安裝在其它機組DEH中使用,,無異常。

  為了查找原因,,尋求對策,,對可能影響伺服閥異常動作的因素進行了全面分析。

  1.1 電磁干擾

  如果是電磁干擾的問題,,其癥狀應(yīng)該是多個伺服閥一起動作,,且動作頻率很快,方向不確定,。同時,,電廠對接地狀況進行檢查后確認(rèn)正常,。因此,,可以排除電磁干擾因素,。

  1.2 電磁閥直流電源供電

  該機組調(diào)節(jié)閥電磁閥正常運行為帶電狀態(tài),由電氣供給110V直流電源,,母線上有總開關(guān)(保險),,每個電磁閥上有分開關(guān)(保險),當(dāng)電磁閥失電時,,調(diào)節(jié)閥關(guān)閉,。

  該機組異常動作時每次只1個閥門動作,因此可以排除總電源,、總開關(guān)出現(xiàn)問題的可能;由于機組異常動作時有時較快(2~3s),、有時較慢(40s~7min) ,而電磁閥瞬間失電時相當(dāng)于保護動作,,閥門關(guān)閉速度應(yīng)該很快(<0.45) ,,所以電磁閥瞬間失電的可能性也很小。同時,,電廠對總開關(guān)(保險),、分開關(guān)(保險)進行檢查后確認(rèn)正常。因此,,故障非直流供電所引起,。

  1.3 EH 油壓波動

  從機組DCS記錄的數(shù)據(jù)可看出,在機組正常運行負(fù)荷穩(wěn)定不變,、各閥門無動作,、 EH 油系統(tǒng)沒有瞬間大量供油時,EH油壓有時穩(wěn)定,,有時波動頻繁,,最大波動范圍是10.6~13.2MPa, EH油壓穩(wěn)定和波動時均出現(xiàn)過伺服閥異常動作,故油壓波動與異常動作無直接相關(guān)性,。

  1.4 抗燃油油質(zhì)

  (1)泡沫特性 當(dāng)抗燃油泡沫特性超標(biāo)時,,油中可出現(xiàn)較多泡沫,影響油壓的穩(wěn)定,,引起油壓波動而導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動,,擺動的特點是持續(xù)不間斷。該機組閥門異常動作時均為單個閥門異常關(guān)閉和開啟,,未出現(xiàn)擺動現(xiàn)象,,故可排除因抗燃油泡沫特性超標(biāo)引起閥門異常動作。經(jīng)查證,,該機組的抗燃油泡沫特性未超標(biāo),。

  (2)電阻率和酸值 該機組抗燃油酸值和電阻率超標(biāo),,水分含量較高,說明油品受到污染,,油質(zhì)劣化(表1),。油質(zhì)劣化會導(dǎo)致油泥增多,引起顆粒物超標(biāo),。



  (3)顆粒度 顆粒物是液壓系統(tǒng)中危害最大的污染物,,它不僅加速液壓元件的磨損,而且會堵塞元件的間隙和孔口,,使控制元件動作失靈從而引起系統(tǒng)故障,,甚至被迫停機。據(jù)統(tǒng)計,,由固體污染物引起的液壓系統(tǒng)故障占總污染故障的60%~70%,。抗燃油中的顆粒尤其是大顆粒會引起伺服閥供油管路堵塞,,導(dǎo)致油壓不穩(wěn),,引起伺服閥異常動作,其特點是無規(guī)律,,不連續(xù),。油中的顆粒物可來自外界灰塵的污染,也可來自系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)物或油質(zhì)劣化形成的油泥,。伺服閥異常動作和抗燃油顆粒度相關(guān)關(guān)系見表2,。



  由表2可見,2008年1~6月抗燃油顆粒度檢測結(jié)果均不合格,,最高級別達到Ⅱ級(NAS1638,,下同), 相應(yīng)伺服閥在此期間的異動頻率也較高。因該廠機組較多,,外接濾油機數(shù)量有限,,日常濾油方式為抗燃油系統(tǒng)旁路再生裝置投入運行,外接濾油機不定期接入系統(tǒng)進行濾油,,7月該電廠采取加強外接濾油機濾油,,顆粒度檢測結(jié)果好轉(zhuǎn),7月2日,、8日和21日檢測結(jié)果為8級,、6級和5級,而伺服閥在此期間的異動頻次也大大下降,。7月底,,通過對油系統(tǒng)的清理以及進行濾油和再生處理,8月6日和14日分別檢測顆粒度均為2級,而伺服閥在此期間無異動發(fā)生,。跟蹤9~11月伺服閥異動情況,,月均為1次。因此,,伺服閥的異動頻次與抗燃油顆粒度級別存在顯著相關(guān)性,。

  根據(jù)以上分析認(rèn)為,抗燃油顆粒度超標(biāo)是引起伺服閥異常動作的直接原因,。

二,、顆粒物來源及其影響

  2008年4月對該機組抗燃油系統(tǒng)檢修中發(fā)現(xiàn),,在線旁路再生凈化裝置的布袋式硅藻土再生濾料滲漏,,4月7日~4月16日停運該機組抗燃油再生裝置,將濾芯更換為另一型式的硅藻土濾芯,。2008年7月23日對該機組抗燃油系統(tǒng)進行檢修,,發(fā)現(xiàn)油液面漂浮絮狀油泥,油箱內(nèi)壁有較多淡黃色凝膠狀油泥沉積,,油泥厚度約5mm,。對油泥取樣分析,檢測結(jié)果見表3和表4,。



  普通硅藻土過濾器中的硅藻土是用陶土鍛燒而成,,其組分和有效成分各異且不穩(wěn)定,同時含有大量的游離金屬離子,。該機組抗燃油布袋式硅藻土濾料曾發(fā)生滲漏,,根據(jù)試驗結(jié)果可以判斷油泥中A1、Ca,、Si主要來源于硅藻土濾料,。油中水分含量較高,油的酸值不合格以及金屬離子的存在加速了抗燃油的分解,??谷加椭械碾s質(zhì)與抗燃油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成劣化產(chǎn)物,分散的小顆粒硅藻土和油劣化產(chǎn)物及其二者的結(jié)合物附著在控制系統(tǒng)油箱,、管道或過濾保護器濾網(wǎng)內(nèi)壁即形成油泥,。

  經(jīng)分析,該機組閥門異常動作時閥門關(guān)閉和開啟曲線連續(xù),、平滑,,無局部遲緩增大、停頓現(xiàn)象,,說明伺服閥無明顯機械卡澀;在無指令自行關(guān)閉后,,未經(jīng)任何處理,閥門會自行開啟且開啟速度較快,說明伺服閥濾網(wǎng)無明顯堵死現(xiàn)象,。該機組EH油中小顆粒物數(shù)目長期持續(xù)超標(biāo),,小顆粒物不會直接導(dǎo)致伺服閥異常動作,若油泥(小顆粒物)粘附,、聚集在伺服閥內(nèi)部保護濾器上或細小的油管內(nèi)壁時,,油的通流量減小,會使油路短時因完全堵塞而斷油,,故伺服閥動作,,調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。油泥為凝膠狀,,一般不會把伺服閥油路堵死,,在泵壓的作用下,粘附在伺服閥內(nèi)部保護濾器上的油泥很可能被沖走,,油路恢復(fù)通暢后伺服閥動作,,調(diào)節(jié)閥又開啟。

  利用停機檢修機會,,將抗燃油移出油箱進行外接濾油機濾油,,對主油箱進行全面清理并對油管路進行沖洗,機組起動后采取連續(xù)濾油等措施,,使抗燃油的顆粒度,、酸值、電阻率等指標(biāo)達到合格,。排除導(dǎo)致伺服閥異常動作的因素后,,伺服閥異常動作引起的機組負(fù)荷擺動頻次大大降低直至消失。

  三,、結(jié)論和建議

  抗燃油顆粒度超標(biāo)是引起伺服閥異常動作的直接原因,,顆粒污染物主要來源于小粒徑硅藻土濾料的漏出和油劣化產(chǎn)物及其二者的結(jié)合物。為減少或避免DEH因油質(zhì)原因引起的故障,,要進一步完善抗燃油濾油設(shè)備的運行管理規(guī)定,,做好濾油設(shè)備運行和維護;盡可能投入外接濾油設(shè)備進行連續(xù)去顆粒物濾油,并監(jiān)督旅游設(shè)備的效果,,及時更換濾芯;使用的旁路再生裝置應(yīng)具備降低酸值,、提高電阻率、減少沉淀物和顆粒污染以及吸收水分等功能,,以延緩抗燃油的老化速度;在遇機組停機檢修時,,應(yīng)盡可能對抗燃油系統(tǒng)進行徹底清理和沖洗。

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