300MW汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)技術(shù)改造的論文

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存在問題首陽(yáng)lu電廠3、4號(hào)機(jī)組從1995年試運(yùn)開始，機(jī)組啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)油動(dòng)機(jī)突然不動(dòng)的現(xiàn)象，經(jīng)檢查控制系統(tǒng)正常，信號(hào)傳輸正常，均為伺服閥故障所致，伺服閥更換后調(diào)節(jié)系統(tǒng)恢復(fù)正常。機(jī)組在帶負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行和中壓調(diào)節(jié)門活動(dòng)試驗(yàn)日寸，也出現(xiàn)油動(dòng)機(jī)不動(dòng)的情況及油動(dòng)機(jī)全開或全關(guān)的現(xiàn)象，檢查均為伺服閥故障。伺服閥出現(xiàn)故障必須進(jìn)行更換，而這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)形式伺服閥無(wú)法隔離，只能被迫停機(jī)更換。首陽(yáng)山電廠3、4號(hào)機(jī)組由于伺服閥原因造成的停機(jī)：2000年分別為8次、5次，2001年分別為1次、2次；截止到2002年6月僅3號(hào)機(jī)組由于伺服閥原因造成的停機(jī)就達(dá)4次。對(duì)拆下來(lái)的故障伺服閥進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部濾芯堵塞、噴嘴堵塞、滑閥卡澀。伺服閥內(nèi)部濾芯堵塞引起伺服閥前置級(jí)控制壓力過(guò)低，不能控制伺眼閥的第2級(jí)滑閥運(yùn)動(dòng)，致使油動(dòng)機(jī)拒動(dòng)(對(duì)控制信號(hào)不響應(yīng))；噴嘴堵塞油動(dòng)機(jī)關(guān)閉；伺服閥卡澀，使油動(dòng)機(jī)保持在全開或全關(guān)位置。油質(zhì)污染是造成上述故障的主要原因，油質(zhì)污染造成伺閥卡澀的故障占伺服閥故障的851。13 油質(zhì)狀況及防止伺服閥卡澀的措施由于3、4號(hào)機(jī)組試運(yùn)時(shí)就經(jīng)常發(fā)生伺服閥卡澀，移交生產(chǎn)后首陽(yáng)山電廠對(duì)油質(zhì)就非常重視，1996年成立了濾油班加強(qiáng)濾油管理，提高油質(zhì)清潔度。伺服閥卡澀頻率比試運(yùn)時(shí)降低了許多，但次數(shù)還比較多。日立汽輪機(jī)維護(hù)手冊(cè)標(biāo)明，伺服閥可在等于或低于nasl638第7級(jí)污染程度的油質(zhì)中良好工作。二期油系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)為套管形式，濾網(wǎng)后向伺服閥供油的控制油管位于潤(rùn)滑油回油管中無(wú)法取樣監(jiān)測(cè)，只能監(jiān)視潤(rùn)滑油的清潔度。根據(jù)舊的電廠用運(yùn)行中汽輪機(jī)油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2中對(duì)油中機(jī)械雜質(zhì)的要求是外觀目視無(wú)雜質(zhì)，1996年至今，每周化驗(yàn)3、4號(hào)機(jī)潤(rùn)滑油，油樣透明、無(wú)雜質(zhì)(有一段時(shí)間含少量水分，極少檢查有雜質(zhì))。新的電廠用運(yùn)行中汽輪機(jī)油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)3除要求外觀目視油中無(wú)機(jī)械雜質(zhì)外，對(duì)油質(zhì)提出了更高要求：250mw及以上機(jī)組要求測(cè)試顆粒度，參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)極限值nasl638規(guī)定8-9級(jí)或moog規(guī)定6級(jí)；有的300mw汽輪機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)共用一個(gè)油箱，也用礦物汽輪機(jī)油，此時(shí)油中顆粒度指標(biāo)應(yīng)按制造廠提供的指標(biāo)，測(cè)試周期為每6個(gè)月1次。2001年對(duì)3、4號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)油取樣講行顆粒度分析，運(yùn)行油顆粒度均合格(見表1)。伺服閥卡澀引起停機(jī)，對(duì)機(jī)組安全性影響非常大，且伺服閥卡澀引起機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)影響電廠的經(jīng)濟(jì)性。首陽(yáng)山電廠采取了以下臨時(shí)措施：(1)定期更換伺服閥，超過(guò)3個(gè)月后遇到機(jī)組停機(jī)進(jìn)行更換；(2)定期切換控制油濾芯，并對(duì)其清洗；(3)濾油機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)提高油質(zhì)清潔度；(4)加強(qiáng)油質(zhì)檢驗(yàn)。從運(yùn)行看，因伺服閥卡澀引起停機(jī)次數(shù)有所減少。但尚無(wú)從根本上解決問題，為此經(jīng)分析、研究提出一系列改造設(shè)想，如“采用獨(dú)立的控制油源”、“不停機(jī)更換伺服閥”等，但由于系統(tǒng)改造量大、改造費(fèi)用高或技術(shù)上不可行而均放棄。經(jīng)多方分析、調(diào)研，提出將伺服閥改型，選用抗污染性能較強(qiáng)的ddv閥的方案。二、abex415型電液伺服閥21 工作原理電液伺服閥是電液轉(zhuǎn)換元件，又是功率放大元件，它把微小的電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換成大功率的液壓能輸出，控制調(diào)速汽門的閥位。它的性能優(yōu)劣對(duì)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)影響很大，是電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵。該伺服閥為射流管式力反饋二級(jí)電液伺服閥，為四通閥門，其作用是控制進(jìn)出液壓系統(tǒng)的油量，使其與輸入的電信號(hào)成比例，主要由閥體、轉(zhuǎn)距電動(dòng)機(jī)(線圈、電樞)、永久性磁鐵、第1級(jí)射流管、壓力反饋彈簧、第2級(jí)滑閥、“o”形環(huán)、外殼等組成(見圖1)。其工作原理：少量液壓油從油源流經(jīng)濾網(wǎng)，然后流經(jīng)連接在力矩馬達(dá)轉(zhuǎn)子上的軟管，最后從噴油嘴流出。從噴嘴出來(lái)的油噴到2根集油管上，2根油管分別連于滑閥的兩端。無(wú)偏移時(shí)，每個(gè)集油管產(chǎn)生約二分之一的管道壓力，因而無(wú)差壓產(chǎn)生，所以滑閥平衡。電流流過(guò)力矩馬達(dá)時(shí)即產(chǎn)生一定力矩，使力矩馬達(dá)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角度。若轉(zhuǎn)子為反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則噴油管向右移動(dòng)，引起更多的油噴到右邊的集油管上，即產(chǎn)生壓力，而左邊集油管產(chǎn)生較小的壓力。這樣滑閥上出現(xiàn)壓差，引起滑閥向左移動(dòng)?；y一直向左移動(dòng)直到回位彈簧產(chǎn)生的反力與力矩馬達(dá)產(chǎn)生的力相等為止。這時(shí)滑閥處于一新的平衡位置。第2級(jí)電流成正比。如電流極性相反，則滑閥移到另一側(cè)。22 主要特點(diǎn)(1)該閥為射流管式力反饋二級(jí)放大電液伺服閥；(2)低滯環(huán)，高分辨率；(3)靈敏度高，線性好且控制精度高；(4)控制油采用潤(rùn)滑油同一油源即主油箱內(nèi)的n32號(hào)防銹汽輪機(jī)油，對(duì)油質(zhì)要求高且抗污染能力差。 23 主要技術(shù)規(guī)范伺服閥的型號(hào)、參數(shù)見表2。三、ddv伺服閥技術(shù)介紹工作原理ddv伺服閥由集成塊電子線路、直線馬達(dá)、閥芯、閥套等幾部分構(gòu)成(見圖2)。其工作原理為：一個(gè)電指令信號(hào)施加到閥芯位置控制器集成塊上，電子線路在直線馬達(dá)產(chǎn)生一個(gè)脈寬調(diào)制(pwm)電流，震蕩器使閥芯位置傳感器(lvdt)勵(lì)磁。經(jīng)解調(diào)后的閥芯位置信號(hào)和指令位置信號(hào)進(jìn)行比較，閥芯位置控制器產(chǎn)生一個(gè)電流輸出給力矩馬達(dá)，力矩馬達(dá)驅(qū)動(dòng)閥芯，一直使閥芯移動(dòng)到指令位置。閥芯的位置與指令信號(hào)大小成正比。伺服閥的實(shí)際流量q是閥芯位置與通過(guò)閥芯計(jì)量邊的壓力降的函數(shù)。永磁直線馬達(dá)結(jié)構(gòu)見圖3。其工作原理：直線馬達(dá)是一個(gè)永磁的差動(dòng)馬達(dá)，永磁提供部分所需的磁力，直線馬達(dá)所需的電流明顯低于同量級(jí)的比例電磁線圈所需的電流。直線馬達(dá)具有中性的中位，因?yàn)樗黄x中位就會(huì)產(chǎn)生力和行程，力和行程與電流成正比，自線馬達(dá)在向外伸出的過(guò)程巾必須克服高剛度彈簧所產(chǎn)生的對(duì)中力與外部的附加力(即液動(dòng)力及由污染引起的摩擦力)。在直線馬達(dá)返回中位時(shí)，對(duì)中彈簧力是和馬達(dá)產(chǎn)生的力同方向的，等于給閥芯提供了附加的驅(qū)動(dòng)力，因此使ddv伺服閥對(duì)污染的敏感性大為降低。直線馬達(dá)借助對(duì)，卜彈簧回中，不需外加電流。停電、電纜損壞或緊急停機(jī)情況下，伺服閥均能自行回中，無(wú)需外力推動(dòng)。32 主要特點(diǎn)ddv閥是moog公司最新研制成功的新型電液伺服閥，目前已由mooggmbh(德國(guó))公司進(jìn)行批量生產(chǎn)。它是一種直接驅(qū)動(dòng)式伺服閥，用集成電路實(shí)現(xiàn)閥芯位置的閉環(huán)控制。閥芯的驅(qū)動(dòng)裝置是永磁直線力馬達(dá)，對(duì)中彈簧使閥芯保持在中位，直線力馬達(dá)克服彈簧的對(duì)中力使閥芯在2個(gè)方向都可偏離中位，平衡在一個(gè)新的位置，這樣就解決了比例電磁線圈只能在一個(gè)方向產(chǎn)：生力的不足之處。閥芯位置閉環(huán)控制電子線路與脈寬調(diào)制(pwm)驅(qū)動(dòng)電子線路固化為一塊集成塊，用特殊的連接技術(shù)固定在伺服閥內(nèi)，因此該伺服閥無(wú)需配套電子裝置就能對(duì)其進(jìn)行控制。ddv閥與“射流管式伺服閥”(或“雙噴嘴力反饋兩級(jí)伺服閥”)相比，其最大特點(diǎn)是：(1)無(wú)液壓前置級(jí)；(2)用大功率的直線力馬達(dá)替代丁小功率的力矩馬達(dá)；(3)用先進(jìn)的集成塊與微型位置傳感器替代了工藝復(fù)雜的機(jī)械反饋裝置一力反饋桿與彈簧管；(4)低的滯環(huán)，高的分辨率；(5)保持了帶前置級(jí)的兩級(jí)伺服閥的基本性能與技術(shù)指標(biāo)；(6)對(duì)控制油質(zhì)抗污染能力大大提高；(7)降低運(yùn)行維護(hù)成本。33 主要技術(shù)參數(shù)ddv伺服閥的型號(hào)、參數(shù)(d633系列)見表3。四、技術(shù)改造方案及設(shè)備安裝調(diào)試通過(guò)技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)：(1)徹底解決伺服閥卡澀；(2)不改變調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性；(3)具有高的可靠性、安全性；(4)改造量小。改造方案：(1)將汽輪機(jī)的cv、左右側(cè)icv伺服閥均改為ddv型伺服閥。(2)機(jī)械方面：因2種伺服閥形狀、開孔尺寸及安裝尺寸不同，在伺服閥與執(zhí)行器間加裝連接用的油路集成塊，并在集成塊上安裝進(jìn)油濾網(wǎng)。(3)熱工方面：安裝電源及信號(hào)轉(zhuǎn)換箱，接受hitass的d-ehg控制信號(hào)(8ma)和2路220v交流電源(一路ups，一路保安段)，將控制信號(hào)(8ma)變?yōu)殡妷盒盘?hào)(10v)作為ddv的控制信號(hào)，交流220v轉(zhuǎn)換為直流24v作為ddv的電源。通過(guò)靜止試驗(yàn)表明，調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性達(dá)到與改型前試驗(yàn)數(shù)值基本一致，表明伺服閥改為ddv閥后，整個(gè)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)方法、調(diào)節(jié)性能無(wú)變化。改型前后靜態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4、5。為檢驗(yàn)伺服閥改為ddv閥后是否安全，能否保證失電狀況下執(zhí)行器關(guān)閉，進(jìn)行了失電試驗(yàn)：加一開啟信號(hào)，執(zhí)行器開啟；就地拔去信號(hào)接頭，執(zhí)行器自行關(guān)閉。五、運(yùn)行實(shí)踐及經(jīng)濟(jì)分析4號(hào)機(jī)組自2001年9月運(yùn)行至今，機(jī)組啟停多次，調(diào)節(jié)系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，沒有發(fā)生一次因伺服閥卡澀而造成機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)。技術(shù)改造后對(duì)機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)方面的影響。安全性：避免了伺服閥卡澀，極大地提高了機(jī)組的安全性、可靠性且機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)大大減少；經(jīng)濟(jì)性：技術(shù)改造除增加發(fā)電量外，每年約可節(jié)約費(fèi)用74萬(wàn)元。技術(shù)改造費(fèi)為每臺(tái)機(jī)20萬(wàn)元，2臺(tái)機(jī)組共40萬(wàn)元。1臺(tái)機(jī)組1年就可收回2臺(tái)機(jī)組的全部投資，經(jīng)濟(jì)效益顯著。六、結(jié) 論實(shí)際運(yùn)行情況表明：該項(xiàng)技術(shù)改造在于汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)與潤(rùn)滑油系統(tǒng)同用一個(gè)油源，提高了適用性及抗污染能力，解決了電液伺服閥卡澀問題，大大減少了機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益?？稍谕惾樟?0mw汽輪機(jī)的電液控制系統(tǒng)推廣、實(shí)施。目前國(guó)內(nèi)機(jī)組電液控制系統(tǒng)工作液采用磷酸酯抗燃油的較多，而磷酸酯抗燃油與透平油相比理化性能要求嚴(yán)格、價(jià)格昂貴且維護(hù)復(fù)雜，尤其是磷酸酯抗燃油廢液目前不能處理，其污染等同核污染，對(duì)人體健康有一定的危害?？紤]到這些因素，機(jī)組電液控制系統(tǒng)工作液