胡開兵

（新疆美克化工股份有限公司，新疆 庫爾勒 841000）

1 數(shù)字電液調節(jié)系統(tǒng)簡介

某廠25MW汽輪機組調速系統(tǒng)為數(shù)字電液調節(jié)系統(tǒng)（簡稱DEH），主要由 Woodward 505E數(shù)字式調節(jié)器、電液轉換器、液壓伺服機構、調節(jié)汽閥等組成。它能實現(xiàn)汽輪機沖轉升速，配合電氣并網(wǎng)，負荷控制，抽汽熱負荷控制及其它輔助控制，并與DCS接通，實現(xiàn)控制參數(shù)在線調整和超速保護等功能。Woodward 505E 數(shù)字式調節(jié)器具有以下功能：轉速調節(jié)，轉速目標值設定，抽汽壓力調節(jié)，負荷分配，功率目標值設定，不等率設定，冷熱態(tài)自動啟動程序設定，跨越臨界轉速控制，超速試驗及保護，自動同期，外部停機輸入, RS232/ RS422/RS485通訊接口，手動、自動模式轉換。液壓伺服機構由調節(jié)滑閥、錯油門、油動機、啟動閥等組成。調節(jié)信號油壓經(jīng)液壓伺服機構放大，控制油動機活塞移動,通過調節(jié)杠桿,改變調節(jié)汽閥的開度,調節(jié)汽輪機高壓段、供熱抽汽段的進汽量。汽輪機高、低壓段進汽量的調節(jié),是通過改變調節(jié)汽閥的開度實現(xiàn)的。根據(jù)電負荷和抽汽熱負荷的需要,調節(jié)油動機帶動配汽機構,改變橫梁的位置,裝在橫梁上的閥碟,按配汽升程曲線順序開啟關閉,從而改變汽輪機各段的進汽量。抽汽式汽輪機既可作凝汽運行也可作抽汽式運行。當不帶抽汽按凝汽方式運行時，可以不投低壓油動機，讓(低壓)抽汽調門全開。

2 故障原因分析及處理

在2011年8月20日汽輪機開機后投入工業(yè)抽汽并汽過程中，出現(xiàn)負荷在3～27MW之間大范圍的波動過程，高低調節(jié)汽閥也在20～70mm范圍異常波動，退出工業(yè)抽汽，將外網(wǎng)熱負荷由減溫減壓器調整供給后正常投入。隨后由于我廠生產(chǎn)的需要以及地調對電力需求，汽輪機一直僅能在凝汽工況下運行，2011年9月25日03:49汽輪機跳閘報警顯示CPC2（電液轉換器）故障，當時負荷28MW,汽輪機轉速飛升至3343r·min-1，隨即對汽輪機CPC2（電液轉換器）進行了故障檢查處理，發(fā)現(xiàn)低調電液轉換器內電路模塊燒毀，失去了控制作用，505E檢測到故障后自動跳閘停機；立即更換汽輪機低壓調門電液轉換器。22:22開機負荷升至19MW時，抽汽未投情況下，再次出現(xiàn)電負荷在10～20MW之間大幅度波動；初步懷疑為汽輪機低壓調門門桿斷裂（因前期出現(xiàn)過高壓調門門桿斷裂情況），即停機對汽輪機低壓調門、高壓調門、自動主汽門拆卸進行檢查，并將高、低壓調門電液轉換器送至廠家校驗，拆開后發(fā)現(xiàn)汽輪機高壓調門、低壓調門門桿均正常，自動主汽門也正常，返廠校驗的電液轉換器出現(xiàn)了問題，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電液轉換器內部濾網(wǎng)濾芯損壞并且微小顆粒雜物堵滿濾芯。據(jù)相關資料及現(xiàn)場檢查判斷，造成汽輪機負荷大幅度波動及跳閘的原因，就是因為電液轉換器前一、二次濾網(wǎng)濾芯材質不符合標準，油中含有的雜質無法完全被過濾，再加上我廠自汽輪機安裝至今，電液轉換器一直未進行檢查性檢修，調節(jié)系統(tǒng)的相關控制部件不靈敏。

電液轉換器又稱電液伺服閥，用來將控制回路輸出的電信號轉換為液壓信號，再經(jīng)過放大后控制油動機去啟閉閥門。電液轉換器用于可調節(jié)的汽閥，如高、低壓調節(jié)閥等。電液轉換器的典型結構見圖1。

圖1 電液轉換器結構圖

電液轉換器由力矩電動機和液壓放大滑閥組成?？刂朴脡毫τ陀蓢娮煊涂谶M入伺服閥，經(jīng)過濾網(wǎng)過濾后進入可以隨力矩電動機電樞擺動的噴油嘴。當噴嘴位于中間位置時，液壓放大滑閥兩端油缸腔室的壓力相等，滑閥位于中間位置。力矩電動機的控制繞組有電流通過時，電樞隨電流的方向變化而左右偏轉，噴嘴也隨之偏轉。當噴嘴順時針偏轉時，滑閥左側壓力增大、右側壓力減小，滑閥向右側移動，這時油口1與壓力油口P聯(lián)通。由于液壓缸與油口1是相連通的，壓力油就進入液壓缸，推動閥門開啟。當控制繞組的電流消失時，噴嘴回到中間位置，滑閥也回到中間位置，油口1 被堵死，液壓缸不再充油，閥門也就穩(wěn)定到某一開度。繞組中的電流方向相反時，噴嘴偏轉方向也相反，滑閥向左移動并將油口1和排油口R連通，液壓缸的油被排出而閥門關小，直到控制繞組中的電流消失、噴嘴回到中間位置，閥門開度也就不再繼續(xù)關小。

電液轉換器滑閥右側有一個保安偏置彈簧，它對滑閥施加一個向左的推力。油動機穩(wěn)定不動時，伺服閥的滑閥應位于中間位置，堵死油口1。為了平衡這個左向推力，要在力矩電動機繞組中保持一定的偏置電流，時噴嘴順時針偏轉一個角度，提高油缸左側的壓力，讓滑閥兩側受到的力相互平衡。當電液調節(jié)系統(tǒng)控制回路故障或失電時，借助保安偏置彈簧的力使滑閥向左移動，油動機油缸中的壓力油通過油口1迅速排出，從而關閉汽輪機進汽調門。

分析可知，前期汽輪機由于電液轉換器濾網(wǎng)堵塞，造成供油量不足，力矩電動機持續(xù)動作，噴嘴連續(xù)順時針旋轉至最大位置，此時供油壓力緩慢上升，滑閥左側壓力升至最高，此時負荷過大，505E發(fā)信號關小調門，力矩電動機逆時針旋轉至最大位置，當供油壓力再次緩慢上升時，滑閥右側壓力上升至最高，此時負荷過低，505E再次發(fā)出調整信號，這就是負荷大幅波動的原因。后期，電液轉換器濾網(wǎng)堵塞更加嚴重，造成供油困難，當505E發(fā)出負荷調整信號后，力矩電動機長時間工作，負荷未變化，控制繞組長時間帶電，造成電容擊穿，電液調節(jié)系統(tǒng)控制回路故障，保安偏置彈簧動作，關閉汽輪機進汽調門，汽輪機跳閘。

3 處理效果

對電液轉換器濾網(wǎng)進行更換后，于2011年12月19日，汽輪機開機并網(wǎng)，正常接帶負荷29MW，抽汽工況正常投入，未發(fā)生高、低調門擺動情況。2012年1月2日，由于循環(huán)水泵故障，汽輪機甩100%負荷（負荷25MW，外供 4.0MPa抽汽 130t·h-1），汽輪機最高升速至3194r·min-1，完全符合電液調節(jié)轉速飛升控制標準，前期的汽輪機打閘后飛升轉速過高的問題得以解決，同時得出另外一個結論，電液轉換器的濾網(wǎng)對汽輪機高、低壓調門的關閉時間有一定的影響。

[1] 降愛琴，郝秀琴.數(shù)字電液調節(jié)與旁路控制系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006.15-16.