摘要：马鞍山万能达发电有限责任公司#2汽轮机为330MW亚临界、一次中间再热、双缸（高中压合缸）双排汽、单轴、凝汽式汽轮机。针对其#2机高压旁路在线更换伺服阀存在安全隐患、不能进行在线更换伺服阀这一问题，通过具体技术措施成功实现了在线更换伺服阀、消除了#2机高压旁路在线更换伺服阀存在安全隐患这一问题，确保机组安全稳定运行。
关键词：高旁减压阀；伺服阀；闭锁阀；油动机；快关电磁阀
1、设备现状；
马鞍山万能达发电公司#2汽轮机旁路系统阀门及控制系统由苏尔寿（SULZER）公司设计制造，采用AV6控制系统，形式为两级串联旁路，容量为30%MCR。独立设置旁路液压控制系统，自带旁路油站。高旁减压阀为流开式结构，正常运行状态下阀门关闭力为油动机的提升力减去主蒸汽作用在阀头上的压力。因为液压系统备件采购困难等原因，2013年对高旁减压阀液压执行机构进行改造。改造后取消旁路油站，旁路系统液压油由主机EH油系统接入，更换油动机及控制组件。
高旁减压阀改造后的液压控制系统原理图如下：
改造后高旁减压阀控制系统由相对独立的两路集成块控制，其中一路为伺服-闭锁控制回路，另一路为低旁快关控制回路。
伺服-闭锁控制回路：经计算机处理后的欲开大汽阀的电信号经过伺服放大器放大后，在电液转换器－伺服阀中将电信号转换成液压信号，使伺服阀主阀芯移动，并将液压信号放大后，控制高压油的通道，使高压油进入油动机活塞一腔，使油动机活塞向下或向上移动，从而开启关闭高旁减压阀。当油动机活塞移动时，同时带动二个线性位移传感器，（双通道、高选）将油动机活塞的机械位移转换成电信号，作为负反馈信号与前面计算机处理送来的信号相加，由于二者的极性相反，实际上是相减，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时，这时伺服阀的主阀芯回到中间位置，不再有高压油通向油动机任一腔室，此时阀门便停止移动，停留在一个新的工作位置。在伺服阀与工作油缸之间还设置双向闭锁机构，在需要时使油缸的进、出油闭锁，保持阀门维持在一稳定状态。
快关控制回路：当需要高压旁路阀（BP）执行机构快关时，只需接通电液换向阀的一个电磁铁，大流量的高压油通过电液换向阀，进入油缸下腔，油缸上腔的回油也通过电液换向阀回到油箱，此时就能使该执行机构快速关闭。
在日常运行过程中，由于一些原因导致伺服阀故障，需要进行在线更换伺服阀，从原理图上我们可以看出，在线更换伺服阀的前提是闭锁电磁阀需要较高的可靠性及油动机油缸活塞密封密封良好。
闭锁阀的工作原理与组成：闭锁阀主要由阀芯、阀套、阀体、手动阀芯、弹簧及二位三通电磁换向阀等所组成。其作用是当控制系统得电，伺服阀等液压件故障时，将伺服阀到油缸的油路切断，使旁路阀门保持在原来的位置。
闭锁阀是电液伺服系统中的一个闭锁装置，它安设在伺服阀和油缸之间的油路内。旁路系统在正常运行时，二位三通电磁阀处得电电状态，将高压油通入闭锁阀阀芯端面，阀芯被推到右边底部，闭锁阀就能接通伺服阀与油缸之间的油路，使执行机构处于正常工作状态。当需要闭锁阀动作的信号出现时，二位三通电磁阀处于失电状态，关闭高压油窗口，并把闭锁阀阀芯端面腔室接通到回油，借助弹簧力，阀芯被顶到左端，将伺服阀与油缸的油路切断，使旁路阀门保持在原来的位置。此外，当二位三通电磁阀故障时，直接操作闭锁阀左端手柄，能将闭锁阀阀芯顶到运行位置，而实现手动解除闭锁。
伺服阀的工作原理与组成；由力矩马达、阀体、阀套、拨叉（含挡板）、主阀芯（喷嘴）、烧结滤芯、手动装置等组成。当对伺服阀输入阀位信号时，力矩马达带动拨叉转动θ角度，拨叉一侧挡板偏离喷嘴（另一侧喷嘴仍被遮挡），主阀芯两端出现压差，向拨叉（即挡板）运动方向移动（直到两侧喷嘴又被挡住），同时伺服阀的左、右进出油口接通，向工作油缸输入压力油（回油经伺服阀流回油箱）；当拨叉运动方向到两侧喷嘴又被挡住时，主阀芯两端无压差，伺服阀的左、右进出油口关闭，切断油缸进油及回油，使阀门保持开度不动。
油动机的工作原理与组成；主要由缸体盖组件、活塞组件和活塞杆密封装置组成，活塞组件包括活塞、活塞杆、组合密封圈、压盖和上、下螺母（ASM63油缸只用一只螺母）。组合密封圈具有优异的密封和自润滑性能，镶配在活塞体与压盖之间；活塞杆另一端通过带定位槽连接块与阀门阀杆连接，活塞杆中间有一很深的孔，在与活塞相配部位，有两个带微型单向阀小孔与深孔相接且通过狭缝与两侧油腔相通，在深孔的另一端与放气孔相通。活塞杆密封件由一组带密封圈、防尘圈、导向环的法兰和隔圈组成起严密的密封作用。活塞下部腔室进油、上部腔室排油，油动机活塞杆向上位移，阀门关闭。
实际运行中闭锁阀的可靠性较高。高旁减压阀不能实现闭锁保持阀位的主要原因是油动机活塞缸随着运行时间的增加，活塞上下油腔轻微泄漏，造成油动机下部腔室油压下降，高旁减压阀又为流开式阀门，当下部腔室油压下降到一定程度（小于主汽作用在阀头上的压力时，高旁减压阀将在蒸汽作用力下打开）。油动机的活塞严密性能不能满足阀门闭锁的要求，造成在线更换高旁减压阀伺服阀存在安全隐患。
2、故障现象；
在机组正常运行过程中，高旁减压阀油动机因为伺服阀故障造成高旁减压阀缓慢打开（导致高旁阀后温度升高，影响机组安全运行），缓慢开启至3%快关电磁阀给出快关指令，阀门快速关闭至0位。快关电磁阀导通与油动机下部腔室进油，把高旁减压阀关闭至0位后，通过闭锁电磁阀对高旁减压阀油动机进行闭锁，切断油动机与伺服回路的油路。由于油动机活塞环不能确保完全密封，下部腔室的压力油缓慢渗漏至上部腔室，下部腔室油压缓慢降低，阀门在主蒸汽作用力下克服油动机提升力、依然缓慢开启。只能依靠快关电磁阀不断发出快关信号，间断对下油腔进油，来持续保持高旁减压阀处于关闭状态。快关电磁阀给出的是脉冲信号，阀门迅速关闭后信号消失，高旁减压阀又缓慢开启，如此反复。在线更换伺服阀工作存在安全隐患。
3、解决方案；
3.1、将快关电磁阀改成自保持电磁阀，在运行过程中，一旦伺服阀发生故障出现阀门自动开启现象，阀门反馈开启至3%后系统会给出快关指令，阀门快关，同时对伺服回路进行闭锁。快关指令持续加在电磁阀上，确保高旁减压阀保持关闭状态。
工作内容：将快关电磁阀更换成为自保持电磁阀，增加一路快关解除线圈，修改相应逻辑（增加快关解除逻辑，快关解除后阀门任然处于伺服控制状态），改造油动机快动阀块，保证快关解除后阀门不会自动开启。
3.2、改造油动机，实现高旁减压阀就地手动关闭功能。
工作内容：油动机进油腔室增加手动换向阀。当快关电磁阀失效时，闭锁阀隔离伺服阀控制油口，可以通过手动进油阀关闭高旁减压阀。
改造后的原理图如下：
新增手动换向阀的油路如图示红色部分，当手动换向阀投入使用后，可以使用闭锁电磁阀将伺服阀油路与油动机油缸隔离，关闭伺服阀进油截止阀后，通过手动换向阀向油动机下油缸进油，保持高旁减压阀在全关状态，实现在线更换伺服阀。采用二位四通手动阀仅可以实现阀门保持关闭的机能，不存在误操作导致阀门开启，安全性较高，手动换向阀安装有节流孔，控制阀门关闭速度，也可以有效的反应油缸活塞的渗漏情况。
3.3、改造后在线更换伺服阀步骤；
第一：正常运行状态下伺服阀控制高旁减压阀全关，油动机自保持电磁阀常带电（检查自保持电磁阀线圈有磁性，即可判定自保持电磁阀状态），
第二，伺服阀闭锁电磁失电（现场解除伺服阀闭锁电磁阀线圈），闭锁阀闭锁，伺服阀的控制油路与系统隔离。关闭伺服阀进油门（油路块侧面截止阀），观察阀门应保持关闭状态，无异常缓慢开启现象。
第三：为了确保更换伺服阀过程的安全可靠性，将新添加的手动换向阀打开，向油动机下部油腔室进油，保证阀门处于关闭位置。开启手动换向阀的目的是为了避免在进行更换伺服阀的过程中，自保持电磁阀发生故障，导致油缸下油腔室内没有加载油压，无法保持高旁减压阀关闭。
第四：缓慢松动伺服阀紧固螺栓、当心伺服阀内残余压力。松动螺栓晃动伺服阀、确认已完全隔离后，现场现场将故障伺服阀拆除，更换新伺服阀。要求热控专业给伺服阀强制关闭信号、装复控制线。
第五：打开伺服阀进油门，给出阀门关闭指令后，闭锁电磁阀带电，伺服系统投入使用，快关电磁阀失电，手动换向阀恢复，现场更换伺服阀完成。
2018年9月#2机组A级检修期间，对#2机高旁减压阀油路及控制系统进行优化，把原来的快关电磁阀改为自保持电磁阀、修改控制逻辑、增加手动换向阀。优化后结合锅炉水压试验时（高旁减压阀阀前压力18MPa，阀前压力高于正常运行压力），按照优化后的在线更换伺服阀步骤，对#2机高旁减压阀伺服阀进行更换工作，更换过程中高旁减压阀始终保持全关状态、无任何异常情况，效果良好、实现了#2机高旁减压阀在线更换伺服阀，消除了在线更换伺服阀可能存在高旁减压阀缓慢开启的这一安全隐患。
结束语
通过马鞍山万能达发电公司#2机高旁减压阀在线更换伺服阀方案的落实，解决了#2机高旁减压阀在线更换存在一定安全隐患问题，提高了机组运行的安全可靠性。也为同类型旁路控制系统解决类似问题提供了一定的实践经验。
参考文献：
[1]《EH油系统常见故障的分析与处理》
[2]《汽轮机EH油系统》
论文作者:许宗清
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/4
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