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摘要：300WM以上大功率汽轮机的控制方式普遍采用DEH（数字电液控制）系统。EH油系统所起作用是完成DEH指令信号到汽轮机阀门动作的转换，EH油系统故障严重威胁汽轮机的安全、经济运行。文章分析了汽轮机调速系统EH油系统的四种常见故障，为汽轮机正常运行和故障处理提供参考。
关键词：伺服阀；高压调门；EH油泵；抗燃油
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0049-03
随着科技的发展，火力发电厂的汽轮机组自动化程度不断提高。目前，300WM以上大功率汽轮机的控制方式普遍采用DEH（数字电液控制）系统。该系统以计算机作为控制单元，以高压抗燃油为介质，以伺服阀、油动机作为执行机构，实现DEH指令信号到汽轮机阀门动作的转换，对汽轮机实行自动控制。EH油系统所起作用是完成DEH指令信号到汽轮机阀门动作的转换，EH油系统故障严重威胁汽轮机的安全、经济运行。汽轮机运行中EH油系统常见故障有以下四种：
1 伺服阀故障
1.1 工作原理
伺服阀又称电液转换器。它由两部分组成：上部分为动圈式力矩马达，下部分是一个液压二级阀（图1）。它的工作原理是将计算机控制输出的电流信号转换成液压信号，再通过油动机转换成位移信号，控制相应的蒸汽阀门的开关。伺服阀是EH油系统中最核心、最精密的部件，一旦油管路污染，很容易卡涩。伺服阀卡涩将导致汽轮机调节过程变缓或者无法控制。
1.2 故障现象
伺服阀卡涩引起的汽轮机高压调门拒动是EH油系统最常见、最频繁的故障现象。这是由伺服阀的内部结构以及高压调门在DEH系统中实现调节作用的特性决定的。
1.3 原因分析
结合伺服阀的结构（图1），我们认为伺服阀最容易卡涩的部位为阀杆部位和喷嘴部位。伺服阀阀芯与阀套的径向间隙只有0.02mm左右，阀芯接受伺服阀电机的电磁力矩后产生位移，一旦阀芯与阀套的径向夹杂颗粒物，伺服阀极易卡涩，从而引起相应的汽门卡涩；另外伺服阀喷嘴间隙为0.01mm左右，当油中有微粒物卡在喷嘴内时，就会使挡板沿滑阀方向移动受阻，造成主阀芯两端始终存在压差，造成伺服阀的实际开度和伺服阀的输入电流不匹配，油动机处于全开或全关位置而无法控制。当其发生卡涩时，更换新的伺服阀，问题可立即解决。发生卡涩的伺服阀也可以用无水乙醇冲洗它的内部，或许还能使用，但最好送回制造厂家彻底清洗。
需要注意的是，汽轮机的某个阀门出现异常动作，并不一定是由伺服阀卡涩引起的。比如说汽轮机运行时的调节汽门晃动或者突然关闭可能是伺服阀输入的电流信号故障引起的。
1.4 防范措施
清洁的EH油系统对伺服阀的使用寿命至关重要。油中混杂的颗粒物、油管路或其他设备安装时的微粒物对伺服阀的使用寿命的威胁最大。另外EH油的酸值升高引起的各类腐蚀也会影响伺服阀的使用寿命。
2 EH油泵故障
2.1 工作原理
EH油泵为恒压变量柱塞泵，它具有容积式泵的压力高、流量稳定的优点。它恒定的压力输出是通过油泵调节装置感受出口压力变化反馈调节实现的。油泵调节装置分为两部分：调节阀和变量油缸（图2）。调节阀安装在泵的上部，感受泵出口压力变化并转化成变量油缸的推力。变量油缸产生的推力克服斜盘弹簧力来决定油泵斜盘倾角大小，使泵的输出压力发生变化。
2.2 故障现象
EH油泵故障一般为油泵出口压力大幅度波动，缓慢下降或上升，油泵电机电流也会相应变化。还有可能伴随着的现象是油泵内部发出“蹦、蹦、蹦”的锤击声音。
2.3 原因分析
2.3.1 EH油粘度较大，油箱距油泵的高度差较小，当油温过低或油箱油位过低时油泵的吸入能力变差，吸入量不足的时候，油系统必然含有空气，油泵就会产生“蹦、蹦、蹦”的锤击声。
2.3.2 EH油系统压力波动较大时，大多数是由于EH油泵的调节装置动作不灵活所致。油泵调节阀阀芯间隙约0.02～0.03mm左右，若EH油中的颗粒物进入调压阀，调节阀芯出现卡涩时，传递给变量油缸的推力将迟滞或者不再线性。根据调节阀芯卡涩的位置不同，油压可能越降越低，可能越升越高。或将阀芯瞬间冲到新的位置，造成泵输出压力齿形波动。
当调压阀动作过度频繁，调压阀阀芯和阀套由于磨损，阀芯径向间隙增大。变量油缸位移不再准确，泵的调压阀调节效果就会变差，造成泵的出口压力越降越低或者越升越高。
2.3.3 由于油泵变量油缸的活塞内套间隙很小，而且进入其中的油是死油，一旦EH油中的杂质微粒随油进入油缸内部，就很难排出。当调压阀后的压力油推动活塞位移时，如果遇到阻力，位移就不再线性。特别是变量油缸活塞发生卡涩突变时，作用在油泵斜盘上的推力也就发生突变，使得油泵柱塞的位移跟着发生突跳，油泵压力呈齿形变化，油泵的驱动电机电流也会发生变化。油泵内部也发出“蹦、蹦、蹦”的锤击状声音。EH油泵的出口压力也会呈锯齿状，不再恒定，油泵寿命会大幅缩短。
2.4 防范措施
为了保护油泵，EH油温低于20℃、油位低于200mm时严禁启动油泵。若要启动油泵，必须投入油箱加热装置待油温上升至合格时方可，油箱加热装置投运时最好能同时投入滤油泵，以确保整个油箱油温均匀受热。
EH油泵内部做工精密，对油的品质特别是颗粒度要求很高。油泵入口处设置了精度为10μm的滤芯以隔离杂质保护油泵，但这并不能完全阻止微粒物进入进入油泵内部，特别是进入油泵的调压装置和变量油缸内部。清洁的油系统对油泵的寿命起着决定性的因素。
3 EH油油质恶化
3.1 EH油简介
EH油俗称抗燃油，是一种抗燃的纯磷酸脂液体。外观透明、均匀，新油略呈淡黄色，无沉淀物，挥发性低，抗磨性好，热氧化稳定性好。它的燃点很高，着火后又能很快自灭，可以减少火灾，又有很好的热稳定性，因此，EH油得以广泛应用于汽轮发电机组的电液控制系统。 3.2 主要故障
EH油的故障为油质恶化。主要包括：油中杂质含量（颗粒度）的超标和油的高温氧化与酸度的超标。抗燃油颗粒度运行指标为SAE 2级或NAS 5级，酸度指标为最大0.1（mgKOH/g）。高颗粒度会导致抗燃油系统中的精密元件产生摩擦损坏以及卡涩等问题；高酸度会导致抗燃油产生沉淀、起泡以及对系统中的精密元件的腐蚀，增加颗粒污染和对元件产生摩擦损坏等问题。另外，EH油中的氯离子含量增加时，也会使氯离子和铁产生化学反应，生成氯化铁，造成元件腐蚀和油质污染，颗粒度增加。
3.3 原因分析
导致EH油颗粒度超标的主要原因有：安装检修环境不清洁；管路及系统中的元件清理不彻底；密封件老化脱落；管道内壁上有机物的融解和剥离；系统中相对运动的部件之间摩擦产生金属碎屑。导致抗燃油酸度超标的主要原因是EH油局部过热或者含水量较大。其中局部过热对油质危害最大。实验表明，当EH油温超过60℃时，油的化学活性大幅增加，氧化性能增快，氧化会使抗燃油酸度增加，颜色变深。由于EH系统工作在汽轮机周围，伴随着高温、高压蒸汽，难免有部分元件特别是油动机连接在汽轮机配汽机构上，长期处于高温环境中，很容易过热。此外，EH油滤油机温控元件故障也易造成油质局部过热。
3.4 防范措施
针对EH油油质恶化的主要原因，我们应该采取以下相应的措施：
3.4.1 EH油系统检修时应确保外部环境清洁，防止杂物进入油系统。对管路和元件的内、外部使用无水酒精清洗，防止有杂物及水分进入EH系统的管路和元件中。
3.4.2 EH油管道布置时应尽量远离高温区域，避免因局部过热造成EH油酸值超标。
3.4.3 对EH油温度监控要严格，EH工作油温为20℃～60℃，最好是在30℃～55℃之间。确保EH油冷却器装置投运正常，严格控制油温在合理区间。
3.4.4 定期化验EH油的颗粒度和酸值指标，并适时投入滤油装置。滤油机再生装置中的硅藻土滤芯通过化学反应能有效地降低EH油的酸值。当EH油的酸值大于0.08时，应立即投入再生装置中的硅藻土滤芯，确保EH油酸值不超标。如果再生装置不能很快降低EH油的酸值，应立即更换新的硅藻土滤芯，同时更换纤维滤芯，快速滤油并化验油品质合格为止。
4 高压调门晃动
4.1 工作原理
运行中的汽轮机组负荷由各个高压调门支配，高压调门门的开度是由各自执行机构中的油动机来控制的，油动机的开度由各高调门伺服阀的输入指令控制。当伺服阀输入指令不变时，反馈信号发生不规则的连续波动。高压调门频繁摆动会引起汽轮机负荷摆动。
4.2 故障现象
某厂5号汽轮机运行中5号高压调门异常晃动，引起机组负荷波动。将阀门控制方式由顺序阀方式切换为单阀方式，首先认为是伺服阀卡涩所致，更换新伺服阀后，仍未能消除晃动现象。后将热工信号拔掉，就地用信号发生器给伺服阀加信号，开启5号高压调门后，调门无抖动现象，判断为热工输入信号故障。后来经热工人员处理好伺服阀输入信号，5号高压调门的抖动现象消除了。
4.3 原因分析
产生高压调门晃动的原因主要有以下三个方面：
4.3.1 伺服阀故障。当伺服阀接收到指令信号后，因滑阀内部颗粒物卡涩产生震荡，使油动机开度发生震荡变化，造成执行机构晃动。
4.3.2 热工信号问题。当VCC卡输出信号含有交流分量或调门位移传感器发生干涉时当伺服阀航空插头接触不良时均会发生执行机构晃动现象。
4.3.3 高压调门故障。当高压调门连接销间隙过大，调门门杆弯曲引起局部摩擦力增大，门杆与导套滑块的螺纹连接出现松动时，高压调门的开度和输出指令不符，均能引起调门异常波动。
4.4 处理方法
关系到伺服阀的EH油系统故障，要首先判断属热工信号故障还是机械故障，用信号发生器模拟试验加以排除是一个有效的方法。对于机械故障，把握由易到难、常见故障优先的原则往往可以快速有效地找出故障原因，这对于运行机组尤为重要。
5 结语
上面四种常见的EH油故障都跟EH油系统的清洁程度有关。汽轮机组检修时确保油系统不受污染，运行期间定期化验油质、定期滤油，能显著提高汽轮机调节系统的可靠性，保障汽轮机的安全、经济运行。
参考文献
[1] 吴季兰.300MW火力发电机组丛书第二分册（汽轮机设备及系统）[M].北京：中国电力出版社，1998.
[2] 郭延秋.大型火电机组检修实用技术丛书（汽轮机分册）[M].北京：中国电力出版社，2003.
[3] 新华控制工程有限公司.高压抗燃油液压控制系统运行维护手册EH系统[S].
作者简介：卫朋刚（1975—），男，陕西渭河发电有限公司助理工程师，研究方向：汽轮机调速检修。
关键词：伺服阀；高压调门；EH油泵；抗燃油
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0049-03
随着科技的发展，火力发电厂的汽轮机组自动化程度不断提高。目前，300WM以上大功率汽轮机的控制方式普遍采用DEH（数字电液控制）系统。该系统以计算机作为控制单元，以高压抗燃油为介质，以伺服阀、油动机作为执行机构，实现DEH指令信号到汽轮机阀门动作的转换，对汽轮机实行自动控制。EH油系统所起作用是完成DEH指令信号到汽轮机阀门动作的转换，EH油系统故障严重威胁汽轮机的安全、经济运行。汽轮机运行中EH油系统常见故障有以下四种：
1 伺服阀故障
1.1 工作原理
伺服阀又称电液转换器。它由两部分组成：上部分为动圈式力矩马达，下部分是一个液压二级阀（图1）。它的工作原理是将计算机控制输出的电流信号转换成液压信号，再通过油动机转换成位移信号，控制相应的蒸汽阀门的开关。伺服阀是EH油系统中最核心、最精密的部件，一旦油管路污染，很容易卡涩。伺服阀卡涩将导致汽轮机调节过程变缓或者无法控制。
1.2 故障现象
伺服阀卡涩引起的汽轮机高压调门拒动是EH油系统最常见、最频繁的故障现象。这是由伺服阀的内部结构以及高压调门在DEH系统中实现调节作用的特性决定的。
1.3 原因分析
结合伺服阀的结构（图1），我们认为伺服阀最容易卡涩的部位为阀杆部位和喷嘴部位。伺服阀阀芯与阀套的径向间隙只有0.02mm左右，阀芯接受伺服阀电机的电磁力矩后产生位移，一旦阀芯与阀套的径向夹杂颗粒物，伺服阀极易卡涩，从而引起相应的汽门卡涩；另外伺服阀喷嘴间隙为0.01mm左右，当油中有微粒物卡在喷嘴内时，就会使挡板沿滑阀方向移动受阻，造成主阀芯两端始终存在压差，造成伺服阀的实际开度和伺服阀的输入电流不匹配，油动机处于全开或全关位置而无法控制。当其发生卡涩时，更换新的伺服阀，问题可立即解决。发生卡涩的伺服阀也可以用无水乙醇冲洗它的内部，或许还能使用，但最好送回制造厂家彻底清洗。
需要注意的是，汽轮机的某个阀门出现异常动作，并不一定是由伺服阀卡涩引起的。比如说汽轮机运行时的调节汽门晃动或者突然关闭可能是伺服阀输入的电流信号故障引起的。
1.4 防范措施
清洁的EH油系统对伺服阀的使用寿命至关重要。油中混杂的颗粒物、油管路或其他设备安装时的微粒物对伺服阀的使用寿命的威胁最大。另外EH油的酸值升高引起的各类腐蚀也会影响伺服阀的使用寿命。
2 EH油泵故障
2.1 工作原理
EH油泵为恒压变量柱塞泵，它具有容积式泵的压力高、流量稳定的优点。它恒定的压力输出是通过油泵调节装置感受出口压力变化反馈调节实现的。油泵调节装置分为两部分：调节阀和变量油缸（图2）。调节阀安装在泵的上部，感受泵出口压力变化并转化成变量油缸的推力。变量油缸产生的推力克服斜盘弹簧力来决定油泵斜盘倾角大小，使泵的输出压力发生变化。
2.2 故障现象
EH油泵故障一般为油泵出口压力大幅度波动，缓慢下降或上升，油泵电机电流也会相应变化。还有可能伴随着的现象是油泵内部发出“蹦、蹦、蹦”的锤击声音。
2.3 原因分析
2.3.1 EH油粘度较大，油箱距油泵的高度差较小，当油温过低或油箱油位过低时油泵的吸入能力变差，吸入量不足的时候，油系统必然含有空气，油泵就会产生“蹦、蹦、蹦”的锤击声。
2.3.2 EH油系统压力波动较大时，大多数是由于EH油泵的调节装置动作不灵活所致。油泵调节阀阀芯间隙约0.02～0.03mm左右，若EH油中的颗粒物进入调压阀，调节阀芯出现卡涩时，传递给变量油缸的推力将迟滞或者不再线性。根据调节阀芯卡涩的位置不同，油压可能越降越低，可能越升越高。或将阀芯瞬间冲到新的位置，造成泵输出压力齿形波动。
当调压阀动作过度频繁，调压阀阀芯和阀套由于磨损，阀芯径向间隙增大。变量油缸位移不再准确，泵的调压阀调节效果就会变差，造成泵的出口压力越降越低或者越升越高。
2.3.3 由于油泵变量油缸的活塞内套间隙很小，而且进入其中的油是死油，一旦EH油中的杂质微粒随油进入油缸内部，就很难排出。当调压阀后的压力油推动活塞位移时，如果遇到阻力，位移就不再线性。特别是变量油缸活塞发生卡涩突变时，作用在油泵斜盘上的推力也就发生突变，使得油泵柱塞的位移跟着发生突跳，油泵压力呈齿形变化，油泵的驱动电机电流也会发生变化。油泵内部也发出“蹦、蹦、蹦”的锤击状声音。EH油泵的出口压力也会呈锯齿状，不再恒定，油泵寿命会大幅缩短。
2.4 防范措施
为了保护油泵，EH油温低于20℃、油位低于200mm时严禁启动油泵。若要启动油泵，必须投入油箱加热装置待油温上升至合格时方可，油箱加热装置投运时最好能同时投入滤油泵，以确保整个油箱油温均匀受热。
EH油泵内部做工精密，对油的品质特别是颗粒度要求很高。油泵入口处设置了精度为10μm的滤芯以隔离杂质保护油泵，但这并不能完全阻止微粒物进入进入油泵内部，特别是进入油泵的调压装置和变量油缸内部。清洁的油系统对油泵的寿命起着决定性的因素。
3 EH油油质恶化
3.1 EH油简介
EH油俗称抗燃油，是一种抗燃的纯磷酸脂液体。外观透明、均匀，新油略呈淡黄色，无沉淀物，挥发性低，抗磨性好，热氧化稳定性好。它的燃点很高，着火后又能很快自灭，可以减少火灾，又有很好的热稳定性，因此，EH油得以广泛应用于汽轮发电机组的电液控制系统。 3.2 主要故障
EH油的故障为油质恶化。主要包括：油中杂质含量（颗粒度）的超标和油的高温氧化与酸度的超标。抗燃油颗粒度运行指标为SAE 2级或NAS 5级，酸度指标为最大0.1（mgKOH/g）。高颗粒度会导致抗燃油系统中的精密元件产生摩擦损坏以及卡涩等问题；高酸度会导致抗燃油产生沉淀、起泡以及对系统中的精密元件的腐蚀，增加颗粒污染和对元件产生摩擦损坏等问题。另外，EH油中的氯离子含量增加时，也会使氯离子和铁产生化学反应，生成氯化铁，造成元件腐蚀和油质污染，颗粒度增加。
3.3 原因分析
导致EH油颗粒度超标的主要原因有：安装检修环境不清洁；管路及系统中的元件清理不彻底；密封件老化脱落；管道内壁上有机物的融解和剥离；系统中相对运动的部件之间摩擦产生金属碎屑。导致抗燃油酸度超标的主要原因是EH油局部过热或者含水量较大。其中局部过热对油质危害最大。实验表明，当EH油温超过60℃时，油的化学活性大幅增加，氧化性能增快，氧化会使抗燃油酸度增加，颜色变深。由于EH系统工作在汽轮机周围，伴随着高温、高压蒸汽，难免有部分元件特别是油动机连接在汽轮机配汽机构上，长期处于高温环境中，很容易过热。此外，EH油滤油机温控元件故障也易造成油质局部过热。
3.4 防范措施
针对EH油油质恶化的主要原因，我们应该采取以下相应的措施：
3.4.1 EH油系统检修时应确保外部环境清洁，防止杂物进入油系统。对管路和元件的内、外部使用无水酒精清洗，防止有杂物及水分进入EH系统的管路和元件中。
3.4.2 EH油管道布置时应尽量远离高温区域，避免因局部过热造成EH油酸值超标。
3.4.3 对EH油温度监控要严格，EH工作油温为20℃～60℃，最好是在30℃～55℃之间。确保EH油冷却器装置投运正常，严格控制油温在合理区间。
3.4.4 定期化验EH油的颗粒度和酸值指标，并适时投入滤油装置。滤油机再生装置中的硅藻土滤芯通过化学反应能有效地降低EH油的酸值。当EH油的酸值大于0.08时，应立即投入再生装置中的硅藻土滤芯，确保EH油酸值不超标。如果再生装置不能很快降低EH油的酸值，应立即更换新的硅藻土滤芯，同时更换纤维滤芯，快速滤油并化验油品质合格为止。
4 高压调门晃动
4.1 工作原理
运行中的汽轮机组负荷由各个高压调门支配，高压调门门的开度是由各自执行机构中的油动机来控制的，油动机的开度由各高调门伺服阀的输入指令控制。当伺服阀输入指令不变时，反馈信号发生不规则的连续波动。高压调门频繁摆动会引起汽轮机负荷摆动。
4.2 故障现象
某厂5号汽轮机运行中5号高压调门异常晃动，引起机组负荷波动。将阀门控制方式由顺序阀方式切换为单阀方式，首先认为是伺服阀卡涩所致，更换新伺服阀后，仍未能消除晃动现象。后将热工信号拔掉，就地用信号发生器给伺服阀加信号，开启5号高压调门后，调门无抖动现象，判断为热工输入信号故障。后来经热工人员处理好伺服阀输入信号，5号高压调门的抖动现象消除了。
4.3 原因分析
产生高压调门晃动的原因主要有以下三个方面：
4.3.1 伺服阀故障。当伺服阀接收到指令信号后，因滑阀内部颗粒物卡涩产生震荡，使油动机开度发生震荡变化，造成执行机构晃动。
4.3.2 热工信号问题。当VCC卡输出信号含有交流分量或调门位移传感器发生干涉时当伺服阀航空插头接触不良时均会发生执行机构晃动现象。
4.3.3 高压调门故障。当高压调门连接销间隙过大，调门门杆弯曲引起局部摩擦力增大，门杆与导套滑块的螺纹连接出现松动时，高压调门的开度和输出指令不符，均能引起调门异常波动。
4.4 处理方法
关系到伺服阀的EH油系统故障，要首先判断属热工信号故障还是机械故障，用信号发生器模拟试验加以排除是一个有效的方法。对于机械故障，把握由易到难、常见故障优先的原则往往可以快速有效地找出故障原因，这对于运行机组尤为重要。
5 结语
上面四种常见的EH油故障都跟EH油系统的清洁程度有关。汽轮机组检修时确保油系统不受污染，运行期间定期化验油质、定期滤油，能显著提高汽轮机调节系统的可靠性，保障汽轮机的安全、经济运行。
参考文献
[1] 吴季兰.300MW火力发电机组丛书第二分册（汽轮机设备及系统）[M].北京：中国电力出版社，1998.
[2] 郭延秋.大型火电机组检修实用技术丛书（汽轮机分册）[M].北京：中国电力出版社，2003.
[3] 新华控制工程有限公司.高压抗燃油液压控制系统运行维护手册EH系统[S].
作者简介：卫朋刚（1975—），男，陕西渭河发电有限公司助理工程师，研究方向：汽轮机调速检修。