（中煤华晋集团晋城热电有限公司山西晋城048000）
摘要：某公司一期工程2×300MW抽汽机组系上海汽轮机厂生产的CZK300-16.7/0.4/538/538型300MW中间再热、抽汽凝汽式、直接空冷汽轮发电机组，配套上海电机厂QFSN-300-2型发电机，系统为单元制热力系统。汽轮机调节系统为高压抗燃油型数字电液调节系统（简称DEH），电子设备采用了北京日立控制有限公司的H5000M系统，液压系统采用了上海汽轮机控制工程有限公司成套的高压抗燃油EH装置。汽轮机组在实际运行过程中多次出现调节系统故障，造成机组启动失败或运行不稳定现象。为此对故障现象进行原因分析与探讨，并提出处理方法，同时为同类型机组解决类似问题提供借鉴。
关键词：汽轮机；调节系统；故障分析；处理
1汽轮机调节系统组成与工作原理
汽轮机的EH控制系统主要由液压伺服系统、液压遮断系统和抗燃油供油系统组成。EH系统接受数字电液控制系统(DEH)发出的指令，完成机组的挂闸、阀门驱动、遮断等任务，确保机组的安全、稳定运行。
电—液伺服执行机构是DEH控制系统的重要组成部分之一，蒸汽阀门的开启由抗燃油压力来驱动，而关闭是靠操纵座上的弹簧力。阀门执行机构有两种基本形式，即开关型和控制型执行机构。
1.1控制型执行机构组成及工作原理
控制型执行机构包括高主油动机、高调油动机和中联门油动机。该执行机构能将蒸汽阀控制在任意一个位置上。阀门开关的电气信号由伺服放大器放大后，在电液转换器—伺服阀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高压油的通道，使油动机活塞向上移动，带动汽阀开启；或是压力油自活塞下腔泄出，弹簧力使活塞下移关闭汽阀。阀门自带线性位移传感器，将油动机活塞的机械位移转换成电气信号，作为负反馈信号与前面计算机处理送来的信号相加，只有在原输入信号与反馈信号相加后，使输入伺服放大器的信号为零后，这时伺服阀的主阀回到中间位置，此时汽阀便停止移动，并保持在一个新的工作位置。
1.2开关型执行机构组成及工作原理
开关型执行机构包括中主油动机。该执行机构安装在再热主汽阀弹簧室上，它的活塞杆与再热主汽阀杆直接相连。因此，活塞向上运行开启阀门，向下运行关闭阀门，油动机是单侧作用的，打开汽阀靠油动机的推力，关闭汽阀靠弹簧力。
2故障现象、检查分析及处理
2.1安全油压建立不起来、挂闸失败
某公司#2机组汽轮机安全油压建立不起来、挂闸失败，其原因分析与处理方法：
2.1.1AST电磁阀内漏。该机组共有四台AST电磁阀，其中#1和#3电磁阀为同一通道、#2和#4电磁阀为另一通道，若其中任一台AST电磁阀故障机组可继续运行；若同一通道两台电磁阀故障，则建不起安全油压而无法挂闸。
处理方法：首先检查AST电磁阀带电情况。汽轮机挂信号发出后AST电磁阀带电关闭，截断安全油的回油从而建立起安全油压。因此，电磁阀必须带电，如AST电磁阀全部失电则需控制回路中挂闸指令信号是否发出并接收，同时检查AST电磁阀供电电源是否故障；如为部分电磁阀失电，则检查该电磁阀线圈情况和其供电回路。
其次检查AST电磁阀内部密封情况。检查AST电磁阀阀芯和阀座完好情况、检查阀芯和阀座之间是否有异物、检查阀体内部油道是否有堵塞情况、检查密封圈的完整情况。
2.1.2空气引导阀关不严。阀芯密封面损坏、密封面有异物、弹簧卡涩或变形导致空气引导阀关闭不严而内漏，从而截断安全油回油、致使安全油压建立不起来。
处理方法：解体检修空气引导阀，修理密封面和检查弹簧，保证密封面完好、密封线连续完整和均匀；弹簧无损伤、变形或卡涩。
2.1.3中压调节阀安全油控制节流孔板未装或孔径选择过大，造成回油量过大而建立不起安全油压。
处理方法：通过计算或厂家推荐选择合理孔径的节流孔板并安装、保证安装工艺。
2.1.4EH油系统油压低，泵出力达不到设计要求、或者是油管路滤芯堵塞、低油压试验阀未关闭。
处理方法：选择合适的容积泵、通过供油母管整定系统油压在13-15MPa之间、清理或更换油管路上各滤芯、检查并关闭低油压试验阀。
2.2阀门开度不受控、开度反馈与指令不一致
阀门开度抖动、阀门卡涩、阀门出现自开或自关现象，其原因分析与处理方法：
2.2.1伺服阀故障。伺服阀内部有异物造成阀芯不动作或动作迟缓；弹簧疲痨、弹性不足；伺服阀阀口或阀芯腐蚀或磨损严重，伺服阀出现内泄；伺服阀零点漂移。
处理方案：清洗伺服阀、清除污垢；更换弹簧或伺服阀，重新整定零点。
2.2.2油动机密封环泄漏量大造成活塞不稳定来回窜动，致使阀门开度抖动；或是高压侧油向低压侧泄漏，阀门向某一方向持续运动，从而造成阀门自开或自关现象。
处理方案：清洗油动机更换活塞环密封圈。
2.2.3控制指令信号或阀位反馈信号不稳定，信号受到环境强电流或其它磁场的影响，信号线接触不良。
处理方案：检查接线、紧固各端子，排查周边是否存在强电流或强磁场，检查指令信号和反馈信号发出与接收情况。
2.2.4操纵机构失灵。操纵机构弹簧疲痨或损伤、连杆销子松脱。
处理方案：更换操纵机构弹簧、正确安装并固定连杆销子等各部件。
2.2.5系统油压波动。EH油泵调压阀故障、油泵磨损严重造成压力跟踪不到位，系统高压油蓄能器被隔离、被充气不足或皮袋损坏。
处理方案：检修EH油泵或更换，检查高压蓄能器正常投入运行且压力整定合理，其整定压力值为正常工作压力的70%-80%。
2.3中压主汽阀打不开
中压主汽阀阀瓣前后压差大或阀杆卡涩而打不开，其原因分析与处理方法：
2.3.1中压主汽阀平衡阀或平衡节流孔选型不合适，通流面积过小、造成中压主汽阀阀板前后压差大而无法开启。
处理方案：增加中压主汽阀平衡阀或平衡节流孔通流面积，并经计算选择合理通流面积。
2.3.2中压主汽阀配套油动机选型偏小、开启阀门推力不足。
处理方案：增加油动机活塞环的有效作用面积。
2.3.3EH油系统压力过低。
处理方案：通过整定提高EH油系统压力，通常为13-15MPa。
2.3.4再热蒸汽压力过高，造成中压主汽阀阀板前后压差大。
处理方案：降低再热蒸汽压力，待机组挂闸成功后再根据运行参数调整再热蒸汽压力。
2.3.5阀门自身卡涩。主要是转轴或套筒氧化皮较多造成间隙小且摩擦力大。
处理方案:检修中压主汽阀，清除转轴和套筒上的氧化皮，并保证阀杆与阀套配合间隙符合要求。
2.4EH油系统压力波动且流量持续增大
某机组自调试以来，EH油系统压力波动且流量持续增大，流量最大达135L/min，单台EH油泵额定流量80L/min，为此不得不双泵并列运行，并且出现油压波动大造成油管振动致使油管断裂现象，严重危及机组的安全运行。经专业人员排查、试验、分析与整改，可总结为以下几方面原因：
2.4.1高压油动机伺服阀力矩马达故障
该机组伺服阀分别送到行业内声誉较好的两家上海公司进行检测，两家公司检测结果一致，伺服阀力矩马达磁振、泄流量超差，同时发现阀芯和阀口有较严重腐蚀现象。
伺服阀力矩马达磁振造成伺服阀阀芯位置持续变化，造成伺服阀放大后输出跟随变化，致使EH油系统压力波动与流量变化。油压波动程度和流量变化情况由力矩马达磁振强度决定。另外伺服阀磁振也受伺服阀永磁体充磁量有关、以及加在伺服阀上的信号交流变量、管弹簧刚性与疲劳程度有关。
伺服阀驱动电压和反馈电流过大，阀门的开度反馈与指令不一致造成伺服阀一直处于高电压和高电流状态。正常情况下在阀门开、关动作过程及平衡状态下检测伺服卡输出至伺服阀的驱动电压±（3.3-3.5）V，处于平衡状态时电压值为±0.4V左右。伺服阀线圈的电阻为80Ω，即蒸汽阀门开启或关闭动作时通过伺服阀的电流为±（41-43）mA。
阀门的开度反馈与指令不一致，即所谓的平衡状态时可认为执行机构已经到极限位置，仍然不能消除静差，PID控制器的输出由于积分作用的不断累加而加大，从而导致u(k)达到极限位置。也就是说，通过积分作用，伺服阀电流持续增大至设置的最高限值，即伺服阀电流值一直维持在40mA左右的较高值。伺服阀通过的流量与反馈电流成正比，长期的高电流使反馈杆疲劳损坏、伺服力矩马达故障等。
处理方案：该伺服阀原电流高达40mA左右，将该值控制在27mA以内，因此需要控制伺服阀线圈的电流大小。主要解决途径是在DEH逻辑中修改电流上下限值，防止积分饱和。
另外因阀门全开时指令100%，其反馈为98%左右，反馈和指令不一致，无法消除静差，PID控制器的输出由于积分作用的不断累加，从而导致u(k)达到极限位置，伺服阀电流维持在40mA左右。这可以在逻辑中限制阀门的最后一组输出指令最大为98%；或将机构全开位设置为102%，这样可防止输出指令为100%时，而因机构受限而无法达到100%导致积分饱和，电流达到最大值。
2.4.2高压油动机伺服阀力矩阀芯和阀口严重腐蚀
高压油动机伺服阀力矩阀芯和阀口严重腐蚀，造成伺服阀内漏严重、系统流量增大。经检查发现EH油电阻率、氯离子含量超标，这两项指标是造成伺服阀力矩阀芯和阀口腐蚀的重要原因，并且由此形成恶性循环。
处理方案：更换新伺服阀，并加强处理油质、保证EH油电阻率、氯离子含量、颗粒度和水份等指标正常。
3结语
本文针对大中型汽轮机组调节系统常见故障类型分门别类地进行现场测试、原因分析、处理方法探讨，简明阐述了该系统各类型故障的现象、探究了其发生的主要原因，并提出了相应的处理方法，并成功解决了该公司汽轮机调节系统出现的问题、保证了机组的安全稳定运行，为此供同类问题处理时借鉴和参考。
参考文献
[1]吴宗祥.《电力设备管理》2018年第22期《关于大中型汽轮发电机组EH油系统压力波动原因分析及实施对策》.
[2]北京日立控制系统有限公司.《数字电液调节系统(DEH)设计说明书》.