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    汽轮机调门与伺服阀的关系
    发布时间:2017-06-15 浏览次数:1429
                                                                      汽轮机调门与伺服阀的关系


    火力发电机组容量的增大、蒸汽参数的提高,对机组的安全性、经济性及其自动控制水平的要求也愈来愈高。做为300MW的大型机组,汽轮机数字电液控制系统(DEH)已被广泛采用。汽轮机调节汽门作为DEH系统的主要执行机构,主要用来控制机组的转速和功率,其故障将会导致机组转速或者功率波动,直接影响到机组的安全经济运行。
          液压伺服控制有限公司按照美国西屋公司技术制造的300MW亚临界、中间再热式、高中压合缸、双缸双排汽、单轴、凝汽式汽轮机,机组型号:N300-16.67/538/538。 TV有2个,GV共有6个,各对应一个喷嘴弧段,每段有8个喷嘴;汽轮机左右两侧各有1个RV、IV联合汽门,蒸汽从中压缸下部进入汽轮机。我厂的汽轮机调门出现过很多次不正常开关的情况,就在01月26日上午,#2机#1中压调阀又开始缓慢关小,更换伺服阀后恢复正常,本文就此讨论一下汽轮机调阀波动与伺服阀的关系
    1、汽轮机调门控制—DEH
    数字电液控制系统(DEH)是采用计算机控制器,通过电液转换机构对汽轮机调节汽门进行控制,实现对汽轮发电机组实行自动控制的系统。近年来,有多台机组多次发生带负荷运行过程中汽轮机调节阀门波动的现象,引起机组负荷、压力等参数的波动,严重影响了机组的安全稳定运行。
    DEH控制系统包括2个闭环回路:一是伺服阀控制回路,对阀门进行定位控制,采用PI调节规律;另一是转速、功率控制回路,对转速和功率进行闭环控制,也是采用PI调节,如图1

    计算机运算处理后的欲开大或关小调节阀的电气信号,经伺服阀放大器放大后,在电液转换器—伺服中将电气信号转换成液压信号,使伺服阀主阀移动,并将液压信号放大后控制动力油(高压抗燃油或低压透平油)通道,使动力油进入油动机活塞下腔,推动油动机活塞向上移动,经杠杆或连杆带动调节阀开启;或使压力油自活塞下腔泄出,借弹簧力使活塞下移关闭调节阀。当油动机活塞移动时,同时带动一个线性位移传感器,将油动机活塞的机械位移转换成电气信号,作为负反馈信号,与计算机处理送来的信号相加(因两信号相反,实际是相减),只有在原输入信号与反馈信号相加使输入伺服放大器的信号为零后,伺服阀的主阀回到中间位置,不再有高压油通向油动机下腔或使压力油自油动机下腔泄出,此时调节阀停止移动,停留在一新的工作位置。     
    2、伺服阀
    电液伺服阀是电液转换元件,它能把微小的电气信号转换成大功率的液压输出。其性能的优劣对电液调节系统的影响很大,因此,它是电液调节系统的核心和关键。为了能够正确使用电液调节系统,必须了解电液伺服阀的工作原理(以双喷嘴挡板为例)。
    双喷嘴挡板式力反馈二级电液伺服阀由电磁和液压两部分组成。电磁部分是永磁式力矩马达,由永久磁铁,导磁体,衔铁,控制线圈和弹簧管组成。液压部分是结构对称的二级液压放大器,前置级是双喷嘴挡板阀,功率级是四通滑阀。画法通过反馈杆与衔铁挡板组件相连。力矩马达把输入的电信号(电流)转换为力矩输出。无信号时,衔铁有弹簧管支撑在上下导磁体的中间位置,永久磁铁在四个气隙中产生的极化磁通是相同的力矩马达无力矩输出。此时,挡板处于两个喷嘴的中间位置,喷嘴两侧的压力相等,滑阀处于中间位置,阀无液压输出;若有信号时控制线圈产生磁通,其大小和方向由信号电流决定,磁铁两极所受的力不一样,于是,在磁铁上产生磁转矩(如逆时针),使衔铁绕弹簧管中心逆时针方向偏转,使挡板向右偏移,喷嘴挡板的右侧间隙减小而左侧间隙增大,则右侧压力大于左侧压力,从而推动滑阀左移。同时,使反馈杆产生弹性形变,对衔铁挡板组件产生一个顺时针方向的反转矩。当作用在衔铁挡板组件上的电磁转矩、弹簧管反转矩反馈杆反转矩等诸力矩达到平衡时,滑阀停止移动,取得一个平衡位置,并有相应的流量输出。滑阀位移,挡板位移,力矩马达输出力矩都与输出的电信号(电流)成比例变化。
    3、可能引起调节阀门波动的原因      
    在伺服阀控制回路中任一环节的设备有问题,都会引起调节汽门的波动,一般出现以下几方面问题:
    (1) 控制器出现故障会引起计算机的指令不稳而使调节阀门波动,此问题可通过对主控制器进行检查,监视其输出点信号是否波动便能确定是否有问题,对于采用DCS的硬件做成DEH控制系统的,一般都具有故障诊断功能.因此在控制器出现问题时有诊断指示则更容易处理这类问题。
    (2) 油动机引起调节阀门的波动主要与动力油压有关,通过对动力油压的监视可确定是否是因这一环节造成阀门波动。
    (3) 伺服阀卡涩对油动机的正常工作有直接影响,如不正常会使阀门动作不稳,造成波动,严重时会使阀门不能正常按运行需要开大或关小[1]。
    (4) 阀位反馈环节中的波动主要是因反馈装置造成的。可通过观察阀位反馈曲线和实际阀门波动趋势是否一致进行判断,调节门波动一段时间内的阀位反馈波动曲线见图2,图中有A、B、C3处是先向开方向跳变,后向关的方向跳变,而实地观察阀门的跳动方向却正好相反,而且阀位的跳动在阀门动作之前出现。从调节原理很容易看出,在伺服阀控制回路中,调节门的波动是由于阀位信号的跳变引起的。由此可判断调节门的波动是由反映阀门位置的位移传感器的故障造成的。 
    4、结束语
    随着汽轮机蒸汽参数的提高,对控制系统就有了更高的要求,DEH功能强大,结构复杂,各项功能紧密结合为一个有机整体,对阀门的控制主要通过伺服控制系统实现,所以伺服阀对于机组的安全稳定运行非常重要,建议今后应定期对伺服阀进行更换并送到权威机构进行必要的检测和校验,以防止因伺服阀故障而导致阀门摆动及负荷波动等不安全因素的发生;其次应对液压油进行定期检测,定期滤油,以保证机组安全稳定运行。

     


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