数字电液控制系统伺服阀异常动作研究

　　摘要：

　　河南省某电厂1台300MW机组2008年1月3日至3月13日汽轮机数字电液控制系统伺服阀异常动作引起高、中压调节阀运行中频繁出现无指令突然自行关闭和自行开启现象，至2008年7月异常动作多达48次，严重影响机组的安全运行。

　　一、伺服阀异常动作的影响因素

　　该机组伺服阀异常动作的主要特点：每次异常动作时均未有控制系统指令，异常动作均为突然快速关闭或者缓慢关闭，异常动作后自行恢复正常，并且恢复开启阀门时动作均较快;EH油压稳定或波动时均出现过异常动作，阀门关闭和开启曲线连续、平滑，无局部迟缓增大、停顿现象。将部分更换下的伺服阀返厂检查维修，无发生腐蚀、损坏。将该机组更换下的伺服阀安装在其它机组DEH中使用，无异常。

　　为了查找原因，寻求对策，对可能影响伺服阀异常动作的因素进行了全面分析。

　　1.1 电磁干扰

　　如果是电磁干扰的问题，其症状应该是多个伺服阀一起动作，且动作频率很快，方向不确定。同时，电厂对接地状况进行检查后确认正常。因此，可以排除电磁干扰因素。

　　1.2 电磁阀直流电源供电

　　该机组调节阀电磁阀正常运行为带电状态，由电气供给110V直流电源，母线上有总开关(保险)，每个电磁阀上有分开关(保险)，当电磁阀失电时，调节阀关闭。

　　该机组异常动作时每次只1个阀门动作，因此可以排除总电源、总开关出现问题的可能;由于机组异常动作时有时较快(2～3s)、有时较慢(40s～7min) ，而电磁阀瞬间失电时相当于保护动作，阀门关闭速度应该很快(<0.45) ，所以电磁阀瞬间失电的可能性也很小。同时，电厂对总开关(保险)、分开关(保险)进行检查后确认正常。因此，故障非直流供电所引起。

　　1.3 EH 油压波动

　　从机组DCS记录的数据可看出，在机组正常运行负荷稳定不变、各阀门无动作、 EH 油系统没有瞬间大量供油时，EH油压有时稳定，有时波动频繁，最大波动范围是10.6～13.2MPa, EH油压稳定和波动时均出现过伺服阀异常动作，故油压波动与异常动作无直接相关性。

　　1.4 抗燃油油质

　　(1)泡沫特性 当抗燃油泡沫特性超标时，油中可出现较多泡沫，影响油压的稳定，引起油压波动而导致调节系统摆动，摆动的特点是持续不间断。该机组阀门异常动作时均为单个阀门异常关闭和开启，未出现摆动现象，故可排除因抗燃油泡沫特性超标引起阀门异常动作。经查证，该机组的抗燃油泡沫特性未超标。

　　(2)电阻率和酸值 该机组抗燃油酸值和电阻率超标，水分含量较高，说明油品受到污染，油质劣化(表1)。油质劣化会导致油泥增多，引起颗粒物超标。

　　(3)颗粒度 颗粒物是液压系统中危害最大的污染物，它不仅加速液压元件的磨损，而且会堵塞元件的间隙和孔口，使控制元件动作失灵从而引起系统故障，甚至被迫停机。据统计，由固体污染物引起的液压系统故障占总污染故障的60%～70%。抗燃油中的颗粒尤其是大颗粒会引起伺服阀供油管路堵塞，导致油压不稳，引起伺服阀异常动作，其特点是无规律，不连续。油中的颗粒物可来自外界灰尘的污染，也可来自系统的腐蚀产物或油质劣化形成的油泥。伺服阀异常动作和抗燃油颗粒度相关关系见表2。

　　由表2可见，2008年1～6月抗燃油颗粒度检测结果均不合格，最高级别达到Ⅱ级(NAS1638，下同), 相应伺服阀在此期间的异动频率也较高。因该厂机组较多，外接滤油机数量有限，日常滤油方式为抗燃油系统旁路再生装置投入运行，外接滤油机不定期接入系统进行滤油，7月该电厂采取加强外接滤油机滤油，颗粒度检测结果好转，7月2日、8日和21日检测结果为8级、6级和5级，而伺服阀在此期间的异动频次也大大下降。7月底，通过对油系统的清理以及进行滤油和再生处理，8月6日和14日分别检测颗粒度均为2级，而伺服阀在此期间无异动发生。跟踪9～11月伺服阀异动情况，月均为1次。因此，伺服阀的异动频次与抗燃油颗粒度级别存在显著相关性。

　　根据以上分析认为，抗燃油颗粒度超标是引起伺服阀异常动作的直接原因。