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        汽輪機電液轉換器故障分析及處理

        2013-09-27 06:43:28胡開兵
        化工技術與開發(fā) 2013年1期
        關鍵詞:油口滑閥抽汽

        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.

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