自容式執行器在電廠25 MW機組上的應用

朱永波

（大慶石化公司熱電廠，黑龍江大慶163714）

自容式執行器在電廠25 MW機組上的應用

朱永波

（大慶石化公司熱電廠，黑龍江大慶163714）

闡述了自容式執行器在某熱電廠25 MW汽輪機的應用情況。分析了自容式執行器的電器控制原理及調試過程，并結合實際運行情況說明了自容式執行器的常見故障和相應的處理措施。

自容式執行器；執行機構；油站；控制系統

電廠中的自容式液壓執行器在整個DEH控制系統中是一套獨立的系統，它通過油泵、蓄能器、電磁閥、機械杠桿、凸輪、彈簧等機械連接，接收來自控制系統DPU的指令，實現對進入汽輪機的蒸汽和抽汽流量的控制。從而實現對汽輪機的轉速、功率、汽壓等最終目標的控制。執行器主要由油站和執行機構2個部分組成［1］。

1 油站的組成部件及工作原理

（1）油站的組成部件

自容式執行器油站主要功能是向整個系統提供合格的動力油。它主要包括:油箱、三向交流電機、蓄能器、齒輪泵、吸油濾油器、泵吸油口低壓球閥、泵出口高壓濾油器、板式單向閥、電磁換向閥、截止閥、壓力變送器、冷卻器、冷卻水用球閥、回油濾油器、磁性過濾器、排污閥等設備。

（2）油站的工作原理

齒輪泵啟動后（最大流量為7 L/min），經過吸油濾油器從油箱中吸入抗磨油。從齒輪泵出來后的壓力油，經過油站出口組件（截止閥、單向閥、濾油器、溢流閥）一路進入蓄能器，即向蓄能器充油；另一路進入和該蓄能器相連的執行機構中［2］。

在充油過程中，系統流量會逐漸減少，油壓開始緩慢升高。當油壓升到系統工作壓力的高限時（16 MPa），電磁換向閥通電使齒輪泵出口連通油箱，齒輪泵進入空載運行狀態，供油由蓄能器完成。

在只有蓄能器供油的工作狀態中，蓄能器油壓逐漸消耗。當油壓降到系統工作壓力低限時（12 MPa），電磁換向閥失電使齒輪泵出口與蓄能器及執行機構連通，再次進入充油過程。

系統工作油壓在12～16 MPa，這不是油壓在波動，而是重復充油的正常現像。

電磁換向閥失電充油，是為了保證在電磁閥斷電等故障情況下，系統供油不間斷。

齒輪泵間段性進入空載運行狀態，是為節能及增強電機齒輪泵的使用壽命考慮的。

2 執行機構的組成部件及工作原理

執行機構是自容式執行器系統中的重要部件，不同系統執行機構數量不同，但是結構相同:純凝機組配1個執行機構，單抽機組配2個執行機構，雙抽機組配3執行機構。3#機組是背壓式機組，機組配了1個油動機。

（1）執行機構的組成部件

執行機構包括:背壓單向閥、伺服閥、液控單向閥、電磁換向閥、插裝閥、油缸、位移傳感器。

（2）工作原理

執行機構為雙側進油油缸。其活塞上行，由上下腔推力差驅動；而活塞下行，是將下腔液壓油排出，靠上腔推力驅動。執行機構可控制在任意的位置上。

DEH控制系統給定調閥開大或者關小的指令，此指令作用在伺服閥上并使其動作后，高壓油便經伺服閥進入油缸活塞下腔，活塞下腔油壓作用面積大于上腔，克服上腔壓力，活塞向上移動，并帶動調節汽閥相應動作，或者使活塞下腔的壓力油通過伺服閥排出，在上腔壓力作用下，使活塞下行，并帶動調節汽閥相應動作。當油動機活塞移動時，裝在油動機上的2個線性位移傳感器同時被帶動，并將油動機活塞的機械位移轉換成電氣信號，作為負反饋送入DEH并與前面的DEH指令相比較，直至其運算結果為零，即作用在伺服閥上的指令為零后，伺服閥的主閥便回到中間位置，切斷油動機下腔與高壓油或回油的通道，此時調閥便停止移動，停留在一個新的工作位置。

執行機構上裝有卸荷閥。當汽輪機出現故障需要停機或快速關閉時，OPC電磁閥動作使卸荷閥打開，分2種情況:①活塞上行關調門的組合:壓力油快速充入油缸活塞下腔，克服上腔壓力，調節閥門被快速關閉；②活塞下行關調門的組合:快速卸去油缸活塞下腔油，在上腔壓力作用下，調節閥門被快速地關閉。

3 自容式執行器電氣控制原理

自容式執行器電氣接線原理見圖1。

圖1 自容式執行器接線原理

（1）KM1.1、KM1.2表示觸發器KM1的2副接點，KM1.1在啟動運行后保持電機通電運行，KM1.2為監視電機運行的一副觸點。

（2）KA.1表示繼電器KA的一副接點。KB.1、KC.1、KD.1同；此類繼電器設計在DEH機柜中。KA，KC為遠程啟動泵，KB，KD為遠程停止泵。

（3）雙泵聯鎖，當主泵故障或斷電后，副泵啟動；當泵站油源壓力低于10 MPa時，副泵啟動實現雙泵運行。當出現雙泵同時運行狀態時，需人為切換主、輔泵，并檢修故障泵。

（4）雙泵互為備用，為保證泵站連續可靠運行，建議1個月切換1次油泵，切換方法是先啟后停。

（5）M1與M2電源分別采用兩路不同母線380 V電源供電。

（6）Y1Q、Y2Q為電源監視繼電器。

（7）BP1、BP2為旋轉開關，切換就地手動及遠程控制，并觸發遠程指示信號。

4 自容式執行器調試

（1）調試前應具備的條件

①液壓部件復裝及蓄能器充氮結束；油泵工作正常，無異常噪音和振動。

②壓力開關和壓力變送器等儀表校驗合格并復裝上。

③所有接線完畢，各電氣及熱工回路功能正常。

④油箱油溫控制在25～57℃

⑤透平油保安系統正常工作

（2）耐壓試驗

全開溢流閥。啟動1泵，逐漸旋緊溢流閥，將系統壓力調至17 MPa，檢查系統泄漏情況。10 min后，繼續旋緊溢流閥，將系統壓力調至20 MPa，保壓3 min，檢查系統所有各部件接口和焊口處，不應有滲漏、變形。

（3）溢流閥的整定

耐壓試驗結束后，調整溢流閥，將系統壓力由20 MPa調下至18±0.5 MPa，并鎖緊安全閥。

（4）聯鎖試驗

①油泵聯鎖。將備用油泵的手動自動切換按鈕置于自動狀態:人為給主泵斷電，輔泵自動啟動，試驗成功，回復；打開截止閥，系統油壓降低至10 MPa以下，備用泵啟動。主泵、輔泵切換，重復上述實驗。

②系統油壓低停機保護。打開截止閥，系統油壓下降。當壓力降到5 MPa時，DEH開出打閘信號。

（5）執行機構試驗

①執行機構動作試驗。掛閘后，通過維修開關，給出閥位指令，使閥門在油動機的驅使下在上下極限位置間運動，此時記錄閥門的最大行程并應滿足設計要求。同時觀察閥門是否能靈活運動，無卡澀、爬行等現象。當LVDT已裝上但還沒調整好時，應注意不被碰傷。

②LVDT調整。當調門處于全關位置時，固定好LVDT外殼，并使LVDT芯桿的零位環線對準外殼的端面，此時連接好芯桿并鎖緊螺母。當調門處于全開位置時，LVDT芯桿上的另1根環線不應超出外殼端面。

③OPC電磁閥試驗。OPC電磁閥通電時，調門快速關閉。

（6）快關時間測定

將執行機構LVDT信號（或行程開關信號）接入光線錄波器（或其它合適的錄波儀），并將手動打閘信號接入光線錄波器作為快關的開始時間。開啟閥門至全打開位置。調整光線錄波器，將記錄速度放在100 mm/s上，記錄精度為±0.01 s。手動打閘后記錄下閥門的關閉時間。

5 自容式執行器低壓部套的組成

自容式執行器的低壓部套包括:壓力開關組件1套、關主汽門電磁閥組1套、主汽門活動試驗電磁閥組件1套。所有部套總成在一起，出廠時連接好內部管路，并配有相應的安裝支架。現場安裝時通過支架固定在汽機平臺的適當位置［3～5］。

（1）關主汽門電磁閥組件

關主汽門電磁閥組件的作用是機組自動掛閘，自動開主汽門，完成主汽門嚴密性試驗。

該集成塊由電磁閥1YV、2YV、單向插裝閥、節流孔以及壓力表等元件組成，配沖洗板。

控制主汽門關閉或開啟，電磁閥1YV，2YV同時帶電，使主汽門上腔進油，下腔排油，主汽門活塞下移關閉啟動油的泄油口，安全油建立；在使電磁閥1YV，2YV同時失電，啟動油建立，使主汽門活塞上腔排油，下腔進油，機組掛閘完成，主汽門開啟。

當安全油泄荷，通過插裝閥，啟動閥迅速泄荷，主汽門在彈簧作用下迅速關閉。

（2）主汽門活動試驗電磁閥組件

主汽門活動試驗電磁閥組件的作用是完成自動主汽門活動試驗。

本集成塊由電磁閥3YV、節流孔以及壓力表等元件組成，配沖洗板。

當做主汽門活動試驗時，操作試驗按鈕，使電磁閥帶電，壓力油通過節流孔通入主汽門上腔，試驗活塞壓動主汽門活塞下移到試驗位置，試驗完成。電磁閥失電，主汽門回復原位。

（3）壓力開關組件

判斷安全油是否建立，以判斷機組運行狀態；若在機組運行時，安全油消失則DEH會開出打閘信號給自容式執行器，關閉各個調門。

壓力開關的整定:3個安全油壓力開關的整定值為0.5±0.05 MPa。

6 自容式執行器常見故障分析

（1）執行機構活塞無法上行（不含閥桿卡澀）

原因為驅動活塞上行的力不夠，即進入活塞下腔的油壓不夠，排除管路的泄漏堵塞后，主要從相關元件泄漏堵塞入手［6～10］。

①觀察系統油壓是否足夠驅動執行機構:正常工作時油壓應在12～16 MPa范圍內，若不在此范圍，先檢查油系統是否有泄漏等故障，使系統油壓回復到正常。

②檢查伺服閥閥芯位置，判斷是否出現卡澀:若閥芯位置是向活塞下腔供油的方向，并且活動正常，排出伺服閥故障，否則仔細檢查伺服閥及控制指令的輸出，條件允許可更換伺服閥試試。

③若伺服閥問題排出，檢查液控單向閥是否卡死堵死。

④檢查活塞上下腔是否串油。

（2）執行機構活塞無法下行

直接原因為，驅動活塞下行的力不夠，即活塞下腔的排油不暢，排除管路的泄漏堵塞后，主要從相關元件泄漏堵塞入手。

①觀察系統油壓是否足夠驅動執行機構:正常工作時油壓應該在12～16 MPa范圍內，若不在此范圍，先檢查油系統是否有泄漏等故障，使系統油壓回復到正常。

②檢查伺服閥閥芯位置，判斷是否出現卡澀:若閥芯位置是在向活塞下腔排油的方向，并且活動正常，排出伺服閥故障，否則仔細檢查伺服閥及控制指令的輸出，條件允許可更換伺服閥試試。

③若伺服閥問題排出，檢查液控單向閥是否卡死堵死。

④回油單向閥是否卡死堵死。

⑤插裝泄荷閥是否泄漏過大。

⑥檢查活塞上下腔是否串油。

（3）執行機構晃動

執行機構晃動時，首先拔下伺服閥插頭，用伺服閥測試儀給伺服閥加上正負10 mA電流，觀察油動機上下運動時是否有振動，如有振動需更換伺服閥。如果不振動，則要檢查位移傳感器。正常運行時，允許執行機構有幅值小于±0.5 mm的低頻晃動。

7 結束語

該熱電廠于2010年對1#、2#、3#機相繼進行DEH控制系統改造，改造完成后3臺機組的機械執行機構使用的都是自容式執行器，多年的實際運行結果表明，自容式執行器控制精準，定位準確，故障率低，人員維護量小，為裝置的長周期運行提供了可靠保證，取得了良好的改造效果。

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［2］紀云峰，羅作幀，侯林鵬.采用自容式電液執行器的汽輪機數字控制系統［J］.發電設備，2008（4）:348-350.

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［6］徐洪年.汽輪機數字電液控制系統（DEH）及其在貴陽發電廠的應用［J］.貴州電力技術，2002（5）:16-19.

［7］王亮，孫雪松.50 MW汽輪機控制系統改造技術案例分析［J］.上海電力學院學報，2008，24（1）:32-34.

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［9］李春.自容式DEH在汽輪機上的應用［J］.現代制造，2012（5）:83.

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Application of self-contained actuators in 25 MW power generator unit

Zhu Yongbo
（Thermal Power Plant of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

This paper illustrated the application situation of the self-contained actuators in a thermal power plant，analyzed the electrical control principle and testing process of self-contained actuators，and explained the common faults and relevant treatment measures of the self-contained actuators combined with the actual operation situation.

self-contained actuator；oil station；control system

TK263.7

B

1671-4962（2017）02-0037-04

2017-02-11

朱永波，男，工程師，2010年畢業于東北石油大學計算機科學與技術專業，現從事工業生產自動化管理工作。