伺服阀的故障原因以及排除

38研究与探索Research and Exploration ·维护与修理

中国设备工程 2019.11 (下)汽轮机调节系统是火电机组的核心系统，它关系着汽轮机的正常调节和安全稳定运行。目前，国内600MW及以上机组调节系统均采用高压抗燃油电液调节系统。某电厂600MW汽轮机为东方汽轮机厂生产的亚临界凝汽式汽轮机，调节系统由东方汽轮机厂配套提供。汽轮机调节系统采用磷酸脂抗燃油系统进行驱动调节，调节系统中的关键部件电液伺服阀由美国穆格公司生产，型号为M00G072。1 电液伺服阀的结构及工作原理下面以美国穆格M00G072型伺服阀为例，介绍其结构及工作原理（图1）。（1）伺服阀的结构介绍。M00G072型伺服阀由电磁控制部分和阀体液压两部门组成。电磁部分是磁式力矩马达，主要由磁铁、导磁体、可动衔铁、控制线圈和弹簧管组成；液压部分主要由阀体、阀套、滑阀、喷嘴、挡板、反馈杆、节流孔、过滤器等部件组成，滑阀通过反馈杆与衔铁、挡板组件相连。该型式的伺服阀优点是结构紧凑，外形尺寸小，线性度好，响应快，工作可靠、寿命长；缺点是由于喷嘴挡板的工作间隙小，对油的清洁度要求较高。图1（2）伺服阀的工作原理。伺服阀又称电液转换器，它将控制输出信号转换成液压信号。高压抗燃油进入伺服阀分成两路，一路经过滤器过滤后进入滑阀两侧腔室，然后进入喷嘴与挡板间的控制间隙中流出，另一路由滑阀控制推动油动机活塞动作。其原理如下：在稳定工况下，无电流输入时，火电机组汽轮机调节系统伺服阀常见故障分析丁书海（山西鲁能河曲发电有限公司，山西 忻州 036500）摘要：火电机组汽轮机调节系统是保证汽轮机安全稳定运行的重要组成部分，其基本功能是通过调节控制汽轮机各进汽阀的开度，满足汽轮机转速和负荷的要求。而电液伺服阀是汽轮机调节系统的重要部件，本文介绍了某电厂600MW亚临界机组调节系统电液伺服阀的结构原理，并对常见故障及处理方法进行了分析和总结，提出了运行维护中提高安全稳定运行的建议。关键词：火电机组；调节系统；伺服阀；抗燃油 中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）11（下）-0038-03在弹簧管支撑下衔铁处于导磁体的中间位置，挡板在喷嘴的中间位置，挡板两侧与喷嘴的距离相同，喷嘴两侧的油压一致，滑阀处于中间位置，阀无液压输出。当执行机构需要动作时，电流由伺服阀放大器输入，力矩马达中的电磁线圈产生磁通，可动衔铁在磁铁上产生旋转力矩作用下旋转，同时带动与其相连的挡板转动，挡板移近一只喷嘴，使该喷嘴流量变小，喷嘴前的油压变高，而对侧的喷嘴与挡板距离变大，使喷嘴前的油压降低，这样实现了将电信号转变为力矩而产生机械位移信号，再转变为油压信号，并通过喷嘴挡板系统将信号放大。挡板两侧的喷嘴前油压与下部滑阀的两个腔室相连通，当两个喷嘴前油压不相等时，滑阀两端的油压也不相等，油压差使滑阀移动，滑阀上的凸肩控制油口的开启或关闭，以此控制油动机活塞下腔的进、回油，实现阀门的开启或关闭。滑阀移动时，使反馈杆产生弹性形变，对衔铁挡板组件产生反转矩，当作用在衔铁挡板组件上的电磁转矩、反馈杆反转矩等力矩达到平衡时，滑阀停止移动，达到一个平衡位置，阀门开、关动作完成。为了增加调节系统的可靠性，在伺服阀中设置了弹簧管，弹簧管设有一定的机械偏零，其作用为：如果伺服阀在运行中突然断电，借助机械力量可以使滑阀偏移一侧，使汽阀关闭；弹簧管还有一个重要的负反馈作用，它可以增加调节系统的稳定性，当电信号输入使挡板移动后，滑阀移动，此时弹簧管会产生弹性变形，平衡掉部分滑阀压差，防止在滑阀两端面压差力作用下，滑阀由中间位置被推向一端的极限位置，造成油动机活塞移动量过大，导致汽门调节过程中产生振荡等问题。2 电液伺服阀常见故障分析调节系统电液伺服阀在运行过程中发挥着重要作用，根据多年运行、检修情况，归纳了伺服阀存在的常见故障为卡涩、密封圈损坏、阀芯部件腐蚀磨损、紧固螺栓断裂等，针对以上常见故障，进行分析、总结并提出处理措施。（1）伺服阀堵塞、卡涩。调节系统在运行过程中会经常出现伺服阀卡涩问题，严重影响机组的安全稳定运行。统计发现，伺服阀堵塞占伺服阀故障次数的75%以上。一旦发39中国设备工程EngineeringhinaCPlant

汽机调门突关 -伺服阀部分原因分析

摘要：某厂亚临界机组主汽门、高中压调节门采用伺服阀控制。阀门的驱动均使用EH油。机组运行中，经常出现高调门突关现象，本文选取两次连续的调门突关事件，针对伺服阀原理，对阀门突关的原因进行探讨。

关键词：高压调节阀、EH油、伺服阀

1.

EH油系统的组成及工作原理

某厂汽轮机由哈尔滨汽轮机厂制造，型号：N630-16.7/537/537，型式：为单轴、四缸、四排汽、一次中间再热、冷凝式汽轮机，包括1个反向单流的高压缸，1个分流的中压缸，2个分流的低压缸。

EH油用于汽轮机的电业控制系统，为汽轮机高中压主汽门、调门的调节提供驱动，同时也是汽轮机在危机遮断系统的安全油。某厂汽轮机高调门易发生阀门突关现象，对机组的安全运行产生严重威胁 。

1.

事件过程

2.1 #1高调门（GV1）关闭

2021年9月14日18:40:00，机组负荷550MW，总燃料量266.43t/h，总风量1897.87t/h，主蒸汽压力16.88Mpa，A~F磨运行，AGC、CCS正常投入。阀门控制状态为顺序阀，阀门开顺序为2314，GV1开度15.80%，液压油压力14.52Mpa。

18:40:24，机组EH油压力开始下降。18:41:15，机组EH油压力下降至13.87Mpa，GV1突然关闭，之后EH油压力继续下降，最低下降至12.93Mpa。隔离GV1进油阀，EH油压力由13Mpa恢复至14.55Mpa。19:07强制GV1指令至0，机务专业对卸荷阀进行检查，检查后恢复措施，22:00恢复阀门指令，阀门正常动作。

2021年9月15日13:40:00，机组负荷540MW，GV1指令19%，EH油压14.54Mpa。13:39:29，机组EH油压开始下降。13:40:50，EH油压下降至13.73Mpa，GV1突然全关，EH油压下降至最低12.86MPA。就地隔离GV1进油阀后EH油压由12.9MPA恢复至14.55MPA。强制阀门指令为0，更换伺服阀及卸荷阀备件，17：09恢复措施后，阀门动作正常。

1 LDY系列电液伺服阀常见故障分析

一、工作原理

LDY系列伺服阀（图1）是由电磁力矩马达、双喷嘴――挡板（前置级）和四边滑阀（功率级）组成的电液伺服放大器。

图1 电液伺服阀结构示意图

力矩马达（图2）的磁钢产生的磁通为Фp，控制线圈电流产生的磁通Фc、Фp和Фpc的方向如图2所示。

在气隙b、c中。磁隙Фp与Фc是相叠加的。而气隙a、d中，磁通Фp与Фc是相减的。该磁力克服弹簧管变形的反作用力而使衔铁逆时针偏移。若输入电流方向相反，则衔铁作顺时针方向偏移。

压力油除进入主滑阀外，还经过两个对称的节流孔经喷嘴回油。当衔铁偏移后，喷嘴挡板间隙改变。使得两个喷嘴腔的压力F1和F2也随着改变。P1和P2差值产生的力导致滑阀左移或右移。一直作用到(P22 NP1?PS?NN?PSS 2 力和挡板――衔铁组件上的其他诸力相平衡为止。

阀的输出流量，阀芯的位移，喷嘴挡板的间隙，力矩马达的输出扭矩都依次和输入电流成比例地变化。电流反向时，流量方向也相反。

当阀压降恒定时，功率级四边阀的阀芯位移和力矩马达的输入电流成正比。空载流量输出也和输入电流成正比。

二、简单故障分析及排除

故 障 检 修

1. 伺服阀不工作（执行机构停在一端不动或缓慢移动）

① 检查线圈的接线方向是否正确？

② 检查线圈引出线是否松焊？

③ 检查两个线圈的电阻值是否正确？

④ 检查输入电缆线是否接通？

⑤ 检查进、回油管路是否畅通？ 3 ⑥ 检查进、回油孔是否接反？

2. 伺服阀只能从一个控制腔出油，另一个不出油（执行机构只向一个方向运动，改变控制电流不起作用） ①检查节流孔是否堵塞（清洗时注意两个节流孔拆前各自位置，切不可把两边的位置倒换）。

②检查阀芯是否卡死？

③检查喷咀挡板是否堵塞？

④检查弹簧片是否断裂。

3. 流量增益下降（执行机构速度下降，系统振荡） ①用500伏兆欧表检查线圈是否短路？（如果需要更换线圈，阀要重新调试）

伺服阀的故障诊断与维修技巧

伺服阀是一种常见的液压控制元件，广泛应用于各种工业设备和机械系统中。它可以根据输入信号的变化，精确控制液压流量和压力，实现对机械运动的精确控制。然而，在使用伺服阀的过程中，由于各种原因，可能会出现故障，影响设备的正常运行。因此，了解伺服阀的故障诊断与维修技巧对于维护设备的稳定运行至关重要。

首先，让我们了解一些常见的伺服阀故障表现。常见的伺服阀故障包括不工作、工作不正常、工作噪音过大等。当伺服阀不工作时，通常是由于电力供应故障、控制信号故障或阀芯卡死等原因引起的。当伺服阀工作不正常时，可能是由于内部零件的磨损、液压泄漏或系统压力过高等原因导致的。此外，伺服阀工作时如果发出异常噪音，可能是由于阀芯与阀孔摩擦、液压油质量不合格或油液污染等问题导致的。

针对伺服阀故障的诊断，我们首先需要进行外观检查和触摸检查。外观检查可以通过观察阀体有无明显损坏、密封性能是否良好、电缆和连接器是否正常等，来判断故障的可能性。触摸检查可以通过轻轻触摸阀体，确认是否有温度异常或振动异常。如果外观和触摸检查没有发现明显的问题，我们可以进一步进行内部检查。

在内部检查中，我们可以拆开伺服阀，检查阀芯、阀座和密封件的磨损情况。如果发现有磨损或损坏的零件，需要及时更换。此外，还需清洗阀体内的沉积物和污垢，确保阀芯和阀座之间的间隙良好。如果需要更换密封件，在更换时应选用与原件相同的规格和材质，确保其密封性能和耐磨性。

除了检查和更换零件，我们还需要注意伺服阀的调试和校准。在更换零件或维修后，应该进行重新调试，确保伺服阀的工作正常。调试包括校准伺服阀的工作范围和灵敏度，以及确认伺服阀在不同工作条件下的稳定性。此外，还需要检查控制信号输入和输出的连接是否正确，以确保伺服阀能够正确地接收和响应控制信号。 在进行伺服阀维修时，我们还需要注意一些安全事项。首先，确保设备已经停机，并且处于断电状态，以免发生意外。其次，在拆卸伺服阀时，要小心操作，避免损坏零件或造成伤害。最后，在维修完成后，应该仔细检查所有连接是否牢固，以确保设备的工作安全可靠。