（华能新疆阜康热电有限责任公司热工专业 831500）
摘要：华能新疆阜康热电有限责任公司采用上汽C135-13.24/0.35/535/535型中间再热单抽凝汽式汽轮机；汽轮机为超高压、中间再热、双排汽、单轴布置抽汽凝汽式机组，其特点是抽汽蝶阀①直接置在中压缸排汽上方，结构简单、操纵方便。抽汽蝶阀采用德国BOMAFA公司B-DF-900.16型阀门，用高压抗燃油作为工作介质；PLC作为控制器接收DEH指令与现场阀位反馈信号，偏差计算后输出指令驱动伺服阀②从而控制油动机动作，达到调节蝶阀目的。改变蝶阀开度可改变中低压缸蒸汽量影响机组负荷，改变热网供热蒸汽量影响热负荷……抽汽蝶阀不同于高中压缸进汽调节阀由DEH直接控制[1]，而是由PLC控制驱动油动机，故抽汽蝶阀在运行中作用明显、意义重大 ；另外涵盖热机设备众多、调试复杂等特点，使电厂热工、机务人员工作中面临很多问题，如不能够精确掌握该阀工作原理及相关设备组成，将严重妨碍机组的正常运行。本文结合笔者工作经验并参考相关书籍，首先对抽汽蝶阀热工控制和机务本体设备系统详细地讲解，夯实理论基础；其次对常见缺陷分布点特别是液动执行机构常见故障处理过程进行分析总结，分享给大家。鉴于笔者水平有限文中如有不妥之处，恳请读者斧正。
关键词：汽轮机 伺服阀 位置反馈 PLC DEH 油动机 阀芯
1、基本组成及工作原理
1.1、电控部分
抽汽蝶阀PLC控制柜接收DEH③4～20mA开度指令。现场控制柜由西门子S7-200系列PLC、触摸屏K-TP 178micro、24VDC电源模块及其它电气元件组成硬件控制部分；联通管调节阀阀体上装有型号为ITS-360的位置反馈装置，反馈0%～100%对应4～20mA信号输至PLC控制器。
PLC作为控制器，具有可靠性高，系统结构简单等特点[2]。采用触摸屏作为人机交互界面，具有极高的可操做性及可视性，能直观的显示抽汽蝶阀的工作状态及各种故障指示，便与使用及维护。两路交流电源输入，互为备用。
PLC输出电流信号控制伺服阀从而驱动现场执行机构，使阀门实际行程与指令一致。检测和控制供热蝶阀的PLC是整个系统的关键。
新型触摸面板K-TP 178micro 是为PLC S7-200应用而定制的具有图形功能的设备，通过RS485接口进行数据传输。新型触摸屏组态工具是WinCCflexible 2007,调试时登录管理员账号和密码可对相关控制参数进行修改、查看故障历时记录……
1.2、液控部分
液动部分主要有:伺服阀、电磁阀、插装阀、逆止阀、节流孔、过滤器、油缸、阀体等组成。伺服阀接收PLC控制器的电流信号转换为液压信号驱动油动机带动蝶阀旋转动作；位置反馈进而改变，当指令与反馈偏差小于设定允许误差值时蝶阀停止动作。抽汽蝶阀液动执行机构如图1-1
（图1-1）
2、设备讲解
2.1、PLC参数设置
2.1.1、参数项
出厂时参数设置完毕，但后期检修长时间切断电源，触摸屏参数设置项数据会丢失，显示为零。故需要对触摸屏参数设置项进行讲解，明白各项含义后方便调试。设置参数有：全开全关设置、放大倍数一、放大倍数二、给定校正、零位偏置、定位及定位时间。
2.1.2、参数调试
全开全关设置即对应蝶阀全开全关后由位置反馈装置发送过来4～20mA信号，对应触摸屏点击全开全关设置确认即可，确认后全开全关设置数值变为当前全开全关对应的码值，则抽汽蝶阀全开全关设置完毕。对DEH发来20mA指令信号通过改变给定校正将触摸屏上指令修正到100%左右即可，则指令参数设置完毕。
放大倍数一：DEH指令发生改变后，指令与位置反馈存在偏差，PLC通过PI控制器进行调节，偏差越大输出指令幅度越大，偏差越小输出指令幅度越小，故放大倍数一是控制器的比例系数。
积分项有两个重要参数：放大倍数二、定位时间。PID计算公式为
(3)
U(t)为计算输出，参数Ki为积分项的比例系数相当于放大倍数二，积分时间常数τ相当于定位时间，时间越短输出变化速率越大。定位是积分可调区间：当偏差超出定位宽度时，积分停止计算防止饱和。当其它参数设置合理后调整零点偏置使阀门静态稳定。
2.3、伺服阀
2.3.1、MOOG阀结构
汽轮机数字电液控制系统（DEH），分高压抗燃油和低压透平油两大类，华能阜康电厂采用高压抗燃油MOOG阀。MOOG阀接收电流信号后，输出调制的流量和压力；通常由力矩马达、液压放大器和反馈机构组成，如图（2-1）。
（图2-1）
2.3.2、MOOG阀工作原理
当没有控制信号时力矩马达衔铁处于平衡位置，挡板固定在两喷嘴中间。高压油从供油口P流入，经过滤器后分四路流出，其中两路经左右节流孔到阀芯两端，再经左右喷嘴喷出至溢流腔，最后经回油节流孔从回油口T流出。另外两路高压油分别流到阀套上被阀芯左右两凸肩盖住在窗孔处，不能流入负载回路，不能通过A/B孔与油动机执行机构油缸相通，从而保证阀体静止[4]。
当有控制信号时，衔铁带动挡板偏转∠θ0，挡板移动从而使左右喷嘴出口油压变化：比如挡板向左喷嘴侧偏移，则左喷嘴回油量加大、压力降低，右喷嘴回油量减小、压力升高，左右喷嘴处压力的对比改变起到了放大线圈电磁力的作用，喷嘴压力差的变化使阀芯左右两端压力变化，从而推动阀芯偏离中间位置向左端（压力低）移动；阀芯的左凸肩处窗孔打开，使高压油与油动机执行机构油缸一端相通，阀芯中间凸肩右端处回油窗孔打开，使之与油动机执行机构油缸的另一端相通，这样，MOOG阀便可以控制油动机执行机构及蝶阀动作。
3、抽汽蝶阀液压执行机构几种工作模式
概括地说有：挂闸、OPC、正常调节。当ETS发出挂闸信号，高压油通过油动机节流孔和逆止阀进入OPC管路并与AST油路单向相通，提供挂闸油压。当蝶阀收到OPC超速指令时，电磁阀动作将两个插装阀下端油压卸掉，则油动机上下缸油通过有压回油管路快速卸掉安全油压，并在弹簧作用下实现危急时刻快速开启保护汽轮机安全。该阀具有断电、断信号、断油压快速开启功能。见图3-1
（图3-1）
4、液压执行机构的故障模式
通过1～3节的详细讲解，我们明白了抽汽蝶阀的组成、行程调试、参数调整和工作模式。不难看出常见故障主要集中在以下四点：第一，阀门拒动。现场经验来看故障率50%集中在MOOG阀阀芯卡涩、衔铁卡住、线圈断线等，30%是由PLC及DEH控制模块和指令线路出现问题，10%由油动机插装阀及电磁阀造成泄油，最后10%是由于蝶阀阀体卡涩等造成。第二，阀门摆动。如果PLC参数设置正常、EH系统油压正常，运行中基本上是由于位置反馈装置与阀体软连接松动造成频繁调节。如果检查软连接固定正常则可以判定是MOOG阀故障造成。第三，阀门动作缓慢。如果PLC参数设置正常，运行中则是由于MOOG阀故障，比如油动机滤网堵塞造成调节迟缓。第四，指令反馈偏差大。在排除第一种卡涩情况下，任意给指令阀门可以动作但都有一定量偏差且程非线性变化，是由于PLC位置反馈开关行程设置参数丢失造成，需要重新标定行程即可。另外我们把电液伺服阀的一些常见、典型故障原因及现象归纳与表4-1.
5、引起液压执行机构的故障主要原因
通过分析我们知道液压执行机构的故障主要集中在伺服阀：卡涩、泄漏、其它原因引起的零偏不稳……经过现场调试分析及试验，发现造成伺服阀故障频繁原因主要有以下四个方面：
1）EH油系统故障。EH油系统设计两台泵互为备用，当出现泵体故障、泵出口压力调整不合适、出口母管压力溢流阀压力定值调整不合适、蓄能器密封性下降等现象，均会造成EH油系统母管油压不稳定，进而造成油动机频繁动作，加速设备损坏，严重时影响机组安全运行。
2）油质的劣化。DEH采用三芳基磷酸酯抗燃油，稳定性较差，主要表现为污染颗粒度增加和酸值升高，密度和粘度改变，受温度影响大。伺服阀是一种精密元件，对油质污染颗粒度要求很严，污染颗粒度增加极易造成伺服阀堵塞、卡涩，同时形成颗粒物磨损，使阀芯加剧磨损，内漏增大；酸值升高，对伺服阀部件产生腐蚀作用，特别是对阀芯及阀套锐边的腐蚀，是伺服阀内漏增加主要原因。
3）使用环境恶劣。伺服阀安装位置紧邻汽轮机进汽管道，若保温层破损不完整，伺服阀工作环境温度可达100℃以上，使伺服阀处于温度上限运行。长期在高温下工作，对力矩马达工作特性有严重影响，加速了伺服阀的磨损、老化及油质的劣化，形成恶性循环。
4）DEH及PLC控制信号问题。如果控制指令信号电缆屏蔽不完整出现多点接地等现象，可能会造成信号受到其它高频信号干扰而形成高频脉冲波动，伺服阀也处于低幅度高频抖动，加速了伺服阀弹簧管的疲劳，大大降低寿命。
6、结束语
从前面的设备讲解和油系统故障分析来看，机组开机前蝶阀调试完毕，运行中要加强对油质的检测，控制好EH油温等参数；做好定期工作：对油液进行在线过滤保证油质合格；加强伺服阀工作环境的改善，降低现场温度；消除各种干扰[5]，从而保证抽汽蝶阀液压执行机构故障率降到最低，提高设备可靠性、稳定性。
注释：
①：汽轮机中低压缸连通管液压调节执行机构控制五段抽汽至热网采暖加热蒸汽量，故又称采暖抽汽蝶阀，简称抽汽蝶阀。
②：采用M00G公司G761系列伺服阀。
③：DEH采用杭州和利时MACSV5系列。
参考文献：
[1]、《和利时汽轮机数字电液控制系统技术》，作者：纪云峰，2008年.
[2]、《西门子S7-200PLC编程与实例讲解》，电子工业出版社，作者：韩战涛，2013年02月.
[3]、《自动控制原理》，中国电力出版社，作者：杜庆楠，2009年08月.
[4]、《液压伺服与比例控制实用技术》，中国电力出版社，作者：黄志坚，2012年09月01日.
[5]、《汽轮机调节系统检修》，机械工业出版社，作者：郭钰峰 徐基豫 于达任，2010年03月.
论文作者:王文钦
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/19
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