數字電液控制系統伺服閥異常動(dòng)作研究

　一、伺服閥異常動(dòng)作的影響因素

　　該機組伺服閥異常動(dòng)作的主要特點(diǎn)：每次異常動(dòng)作時(shí)均未有控制系統指令，異常動(dòng)作均為突然快速關(guān)閉或者緩慢關(guān)閉，異常動(dòng)作后自行恢復正常，并且恢復開(kāi)啟閥門(mén)時(shí)動(dòng)作均較快;EH油壓穩定或波動(dòng)時(shí)均出現過(guò)異常動(dòng)作，閥門(mén)關(guān)閉和開(kāi)啟曲線(xiàn)連續、平滑，無(wú)局部遲緩增大、停頓現象。將部分更換下的伺服閥返廠(chǎng)檢查維修，無(wú)發(fā)生腐蝕、損壞。將該機組更換下的伺服閥安裝在其它機組DEH中使用，無(wú)異常。

　　為了查找原因，尋求對策，對可能影響伺服閥異常動(dòng)作的因素進(jìn)行了全面分析。

　　1.1 電磁干擾

　　如果是電磁干擾的問(wèn)題，其癥狀應該是多個(gè)伺服閥一起動(dòng)作，且動(dòng)作頻率很快，方向不確定。同時(shí)，電廠(chǎng)對接地狀況進(jìn)行檢查后確認正常。因此，可以排除電磁干擾因素。

　　1.2 電磁閥直流電源供電

　　該機組調節閥電磁閥正常運行為帶電狀態(tài)，由電氣供給110V直流電源，母線(xiàn)上有總開(kāi)關(guān)(保險)，每個(gè)電磁閥上有分開(kāi)關(guān)(保險)，當電磁閥失電時(shí)，調節閥關(guān)閉。

　　該機組異常動(dòng)作時(shí)每次只1個(gè)閥門(mén)動(dòng)作，因此可以排除總電源、總開(kāi)關(guān)出現問(wèn)題的可能;由于機組異常動(dòng)作時(shí)有時(shí)較快(2～3s)、有時(shí)較慢(40s～7min) ，而電磁閥瞬間失電時(shí)相當于保護動(dòng)作，閥門(mén)關(guān)閉速度應該很快(0.45) ，所以電磁閥瞬間失電的可能性也很小。同時(shí)，電廠(chǎng)對總開(kāi)關(guān)(保險)、分開(kāi)關(guān)(保險)進(jìn)行檢查后確認正常。因此，故障非直流供電所引起。

　　1.3 EH 油壓波動(dòng)

　　從機組DCS記錄的數據可看出，在機組正常運行負荷穩定不變、各閥門(mén)無(wú)動(dòng)作、 EH 油系統沒(méi)有瞬間大量供油時(shí)，EH油壓有時(shí)穩定，有時(shí)波動(dòng)頻繁，最大波動(dòng)范圍是10.6～13.2MPa, EH油壓穩定和波動(dòng)時(shí)均出現過(guò)伺服閥異常動(dòng)作，故油壓波動(dòng)與異常動(dòng)作無(wú)直接相關(guān)性。

　　1.4 抗燃油油質(zhì)

　　(1)泡沫特性 當抗燃油泡沫特性超標時(shí)，油中可出現較多泡沫，影響油壓的穩定，引起油壓波動(dòng)而導致調節系統擺動(dòng)，擺動(dòng)的特點(diǎn)是持續不間斷。該機組閥門(mén)異常動(dòng)作時(shí)均為單個(gè)閥門(mén)異常關(guān)閉和開(kāi)啟，未出現擺動(dòng)現象，故可排除因抗燃油泡沫特性超標引起閥門(mén)異常動(dòng)作。經(jīng)查證，該機組的抗燃油泡沫特性未超標。

　　(2)電阻率和酸值 該機組抗燃油酸值和電阻率超標，水分含量較高，說(shuō)明油品受到污染，油質(zhì)劣化(表1)。油質(zhì)劣化會(huì )導致油泥增多，引起顆粒物超標。



　　(3)顆粒度 顆粒物是液壓系統中危害最大的污染物，它不僅加速液壓元件的磨損，而且會(huì )堵塞元件的間隙和孔口，使控制元件動(dòng)作失靈從而引起系統故障，甚至被迫停機。據統計，由固體污染物引起的液壓系統故障占總污染故障的60%～70%?？谷加椭械念w粒尤其是大顆粒會(huì )引起伺服閥供油管路堵塞，導致油壓不穩，引起伺服閥異常動(dòng)作，其特點(diǎn)是無(wú)規律，不連續。油中的顆粒物可來(lái)自外界灰塵的污染，也可來(lái)自系統的腐蝕產(chǎn)物或油質(zhì)劣化形成的油泥。伺服閥異常動(dòng)作和抗燃油顆粒度相關(guān)關(guān)系見(jiàn)表2。



　　由表2可見(jiàn)，2008年1～6月抗燃油顆粒度檢測結果均不合格，最高級別達到Ⅱ級(NAS1638，下同), 相應伺服閥在此期間的異動(dòng)頻率也較高。因該廠(chǎng)機組較多，外接濾油機數量有限，日常濾油方式為抗燃油系統旁路再生裝置投入運行，外接濾油機不定期接入系統進(jìn)行濾油，7月該電廠(chǎng)采取加強外接濾油機濾油，顆粒度檢測結果好轉，7月2日、8日和21日檢測結果為8級、6級和5級，而伺服閥在此期間的異動(dòng)頻次也大大下降。7月底，通過(guò)對油系統的清理以及進(jìn)行濾油和再生處理，8月6日和14日分別檢測顆粒度均為2級，而伺服閥在此期間無(wú)異動(dòng)發(fā)生。跟蹤9～11月伺服閥異動(dòng)情況，月均為1次。因此，伺服閥的異動(dòng)頻次與抗燃油顆粒度級別存在顯著(zhù)相關(guān)性。

　　根據以上分析認為，抗燃油顆粒度超標是引起伺服閥異常動(dòng)作的直接原因。

二、顆粒物來(lái)源及其影響

　　2008年4月對該機組抗燃油系統檢修中發(fā)現，在線(xiàn)旁路再生凈化裝置的布袋式硅藻土再生濾料滲漏，4月7日～4月16日停運該機組抗燃油再生裝置，將濾芯更換為另一型式的硅藻土濾芯。2008年7月23日對該機組抗燃油系統進(jìn)行檢修，發(fā)現油液面漂浮絮狀油泥，油箱內壁有較多淡黃色凝膠狀油泥沉積，油泥厚度約5mm。對油泥取樣分析，檢測結果見(jiàn)表3和表4。



　　普通硅藻土過(guò)濾器中的硅藻土是用陶土鍛燒而成，其組分和有效成分各異且不穩定，同時(shí)含有大量的游離金屬離子。該機組抗燃油布袋式硅藻土濾料曾發(fā)生滲漏，根據試驗結果可以判斷油泥中A1、Ca、Si主要來(lái)源于硅藻土濾料。油中水分含量較高，油的酸值不合格以及金屬離子的存在加速了抗燃油的分解?？谷加椭械碾s質(zhì)與抗燃油發(fā)生化學(xué)反應生成劣化產(chǎn)物，分散的小顆粒硅藻土和油劣化產(chǎn)物及其二者的結合物附著(zhù)在控制系統油箱、管道或過(guò)濾保護器濾網(wǎng)內壁即形成油泥。

　　經(jīng)分析，該機組閥門(mén)異常動(dòng)作時(shí)閥門(mén)關(guān)閉和開(kāi)啟曲線(xiàn)連續、平滑，無(wú)局部遲緩增大、停頓現象，說(shuō)明伺服閥無(wú)明顯機械卡澀;在無(wú)指令自行關(guān)閉后，未經(jīng)任何處理，閥門(mén)會(huì )自行開(kāi)啟且開(kāi)啟速度較快，說(shuō)明伺服閥濾網(wǎng)無(wú)明顯堵死現象。該機組EH油中小顆粒物數目長(cháng)期持續超標，小顆粒物不會(huì )直接導致伺服閥異常動(dòng)作，若油泥(小顆粒物)粘附、聚集在伺服閥內部保護濾器上或細小的油管內壁時(shí)，油的通流量減小，會(huì )使油路短時(shí)因完全堵塞而斷油，故伺服閥動(dòng)作，調節閥關(guān)閉。油泥為凝膠狀，一般不會(huì )把伺服閥油路堵死，在泵壓的作用下，粘附在伺服閥內部保護濾器上的油泥很可能被沖走，油路恢復通暢后伺服閥動(dòng)作，調節閥又開(kāi)啟。

　　利用停機檢修機會(huì )，將抗燃油移出油箱進(jìn)行外接濾油機濾油，對主油箱進(jìn)行全面清理并對油管路進(jìn)行沖洗，機組起動(dòng)后采取連續濾油等措施，使抗燃油的顆粒度、酸值、電阻率等指標達到合格。排除導致伺服閥異常動(dòng)作的因素后，伺服閥異常動(dòng)作引起的機組負荷擺動(dòng)頻次大大降低直至消失。

　　三、結論和建議

　　抗燃油顆粒度超標是引起伺服閥異常動(dòng)作的直接原因，顆粒污染物主要來(lái)源于小粒徑硅藻土濾料的漏出和油劣化產(chǎn)物及其二者的結合物。為減少或避免DEH因油質(zhì)原因引起的故障，要進(jìn)一步完善抗燃油濾油設備的運行管理規定，做好濾油設備運行和維護;盡可能投入外接濾油設備進(jìn)行連續去顆粒物濾油，并監督旅游設備的效果，及時(shí)更換濾芯;使用的旁路再生裝置應具備降低酸值、提高電阻率、減少沉淀物和顆粒污染以及吸收水分等功能，以延緩抗燃油的老化速度;在遇機組停機檢修時(shí)，應盡可能對抗燃油系統進(jìn)行徹底清理和沖洗。