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自容式执行器在电厂25MW组上的应用

电厂中的自容式液压执行器在整个DEH控制系统中是一套独立的系统,它通过油泵、蓄能器、电磁阀、机械杠杆、凸轮、弹簧等机械连接,接收来自控制系统DPU的指令,实现对进入汽轮机的蒸汽和抽汽流量的控制。从而实现对汽轮机的转速、功率、汽压等最终目标的控制。执行器主要由油站和执行机构2个部分组成。

1 油站的组成部件及工作原理

(1)油站的组成部件

自容式执行器油站主要功能是向整个系统提供合格的动力油。它主要包括:油箱、三向交流电机、蓄能器、齿轮泵、吸油滤油器、泵吸油口低压球阀、泵出口高压滤油器、板式单向阀、电磁换向阀、截止阀、压力变送器、冷却器、冷却水用球阀、回油滤油器、磁性过滤器、排污阀等设备。

(2)油站的工作原理

齿轮泵启动后(最大流量为7L/min),经过吸油滤油器从油箱中吸入抗磨油。从齿轮泵出来后的压力油,经过油站出口组件(截止阀、单向阀、滤油器、溢流阀)一路进入蓄能器,即向蓄能器充油;另一路进入和该蓄能器相连的执行机构中。

在充油过程中,系统流量会逐渐减少,油压开始缓慢升高。当油压升到系统工作压力的高限时(16MPa),电磁换向阀通电使齿轮泵出口连通油箱,齿轮泵进入空载运行状态,供油由蓄能器完成。

在只有蓄能器供油的工作状态中,蓄能器油压逐渐消耗。当油压降到系统工作压力低限时(12MPa),电磁换向阀失电使齿轮泵出口与蓄能器及执行机构连通,再次进入充油过程。

系统工作油压在12~16MPa,这不是油压在波动,而是重复充油的正常现像。

电磁换向阀失电充油,是为了保证在电磁阀断电等故障情况下,系统供油不间断。

齿轮泵间段性进入空载运行状态,是为节能及增强电机齿轮泵的使用寿命考虑的。

2 执行机构的组成部件及工作原理

执行机构是自容式执行器系统中的重要部件,不同系统执行机构数量不同,但是结构相同:纯凝机组配1个执行机构,单抽机组配2个执行机构,双抽机组配3执行机构。3#机组是背压式机组,机组配了1个油动机。

(1)执行机构的组成部件

执行机构包括:背压单向阀、伺服阀、液控单向阀、电磁换向阀、插装阀、油缸、位移传感器。

(2)工作原理

执行机构为双侧进油油缸。其活塞上行,由上下腔推力差驱动;而活塞下行,是将下腔液压油排出,靠上腔推力驱动。执行机构可控制在任意的位置上。

DEH控制系统给定调阀开大或者关小的指令,此指令作用在伺服阀上并使其动作后,高压油便经伺服阀进入油缸活塞下腔,活塞下腔油压作用面积大于上腔,克服上腔压力,活塞向上移动,并带动调节汽阀相应动作,或者使活塞下腔的压力油通过伺服阀排出,在上腔压力作用下,使活塞下行,并带动调节汽阀相应动作。当油动机活塞移动时,装在油动机上的2个线性位移传感器同时被带动,并将油动机活塞的机械位移转换成电气信号,作为负反馈送入DEH并与前面的DEH指令相比较,直至其运算结果为零,即作用在伺服阀上的指令为零后,伺服阀的主阀便回到中间位置,切断油动机下腔与高压油或回油的通道,此时调阀便停止移动,停留在一个新的工作位置。

执行机构上装有卸荷阀。当汽轮机出现故障需要停机或快速关闭时,OPC电磁阀动作使卸荷阀打开,分2种情况:①活塞上行关调门的组合:压力油快速充入油缸活塞下腔,克服上腔压力,调节阀门被快速关闭;②活塞下行关调门的组合:快速卸去油缸活塞下腔油,在上腔压力作用下,调节阀门被快速地关闭。

3 自容式执行器电气控制原理

自容式执行器电气接线原理见图1。

图1 自容式执行器接线原理

(1)KM1.1、KM1.2表示触发器KM1的2副接点,KM1.1在启动运行后保持电机通电运行,KM1.2为监视电机运行的一副触点。

(2)KA.1表示继电器KA的一副接点。KB.1、KC.1、KD.1同;此类继电器设计在DEH机柜中。KA,KC为远程启动泵,KB,KD为远程停止泵。

(3)双泵联锁,当主泵故障或断电后,副泵启动;当泵站油源压力低于10MPa时,副泵启动实现双泵运行。当出现双泵同时运行状态时,需人为切换主、辅泵,并检修故障泵。

(4)双泵互为备用,为保证泵站连续可靠运行,建议1个月切换1次油泵,切换方法是先启后停。

(5)M1与M2电源分别采用两路不同母线380V电源供电。

(6)Y1Q、Y2Q为电源监视继电器。

(7)BP1、BP2为旋转开关,切换就地手动及远程控制,并触发远程指示信号。

4 自容式执行器调试

(1)调试前应具备的条件

①液压部件复装及蓄能器充氮结束;油泵工作正常,无异常噪音和振动。

②压力开关和压力变送器等仪表校验合格并复装上。

③所有接线完毕,各电气及热工回路功能正常。

④油箱油温控制在25~57℃

⑤透平油保安系统正常工作

(2)耐压试验

全开溢流阀。启动1泵,逐渐旋紧溢流阀,将系统压力调至17MPa,检查系统泄漏情况。10min后,继续旋紧溢流阀,将系统压力调至20MPa,保压3min,检查系统所有各部件接口和焊口处,不应有渗漏、变形。

(3)溢流阀的整定

耐压试验结束后,调整溢流阀,将系统压力由20MPa调下至18±0.5MPa,并锁紧安全阀。

(4)联锁试验

①油泵联锁。将备用油泵的手动自动切换按钮置于自动状态:人为给主泵断电,辅泵自动启动,试验成功,回复;打开截止阀,系统油压降低至10MPa以下,备用泵启动。主泵、辅泵切换,重复上述实验。

②系统油压低停机保护。打开截止阀,系统油压下降。当压力降到5MPa时,DEH开出打闸信号。

(5)执行机构试验

①执行机构动作试验。挂闸后,通过维修开关,给出阀位指令,使阀门在油动机的驱使下在上下极限位置间运动,此时记录阀门的最大行程并应满足设计要求。同时观察阀门是否能灵活运动,无卡涩、爬行等现象。当LVDT已装上但还没调整好时,应注意不被碰伤。

②LVDT调整。当调门处于全关位置时,固定好LVDT外壳,并使LVDT芯杆的零位环线对准外壳的端面,此时连接好芯杆并锁紧螺母。当调门处于全开位置时,LVDT芯杆上的另1根环线不应超出外壳端面。

③OPC电磁阀试验。OPC电磁阀通电时,调门快速关闭。

(6)快关时间测定

将执行机构LVDT信号(或行程开关信号)接入光线录波器(或其它合适的录波仪),并将手动打闸信号接入光线录波器作为快关的开始时间。开启阀门至全打开位置。调整光线录波器,将记录速度放在100mm/s上,记录精度为±0.01s。手动打闸后记录下阀门的关闭时间。

5 自容式执行器低压部套的组成

自容式执行器的低压部套包括:压力开关组件1套、关主汽门电磁阀组1套、主汽门活动试验电磁阀组件1套。所有部套总成在一起,出厂时连接好内部管路,并配有相应的安装支架。现场安装时通过支架固定在汽机平台的适当位置。

(1)关主汽门电磁阀组件

关主汽门电磁阀组件的作用是机组自动挂闸,自动开主汽门,完成主汽门严密性试验。

该集成块由电磁阀1YV、2YV、单向插装阀、节流孔以及压力表等元件组成,配冲洗板。

控制主汽门关闭或开启,电磁阀1YV,2YV同时带电,使主汽门上腔进油,下腔排油,主汽门活塞下移关闭启动油的泄油口,安全油建立;在使电磁阀1YV,2YV同时失电,启动油建立,使主汽门活塞上腔排油,下腔进油,机组挂闸完成,主汽门开启。

当安全油泄荷,通过插装阀,启动阀迅速泄荷,主汽门在弹簧作用下迅速关闭。

(2)主汽门活动试验电磁阀组件

主汽门活动试验电磁阀组件的作用是完成自动主汽门活动试验。

本集成块由电磁阀3YV、节流孔以及压力表等元件组成,配冲洗板。

当做主汽门活动试验时,操作试验按钮,使电磁阀带电,压力油通过节流孔通入主汽门上腔,试验活塞压动主汽门活塞下移到试验位置,试验完成。电磁阀失电,主汽门回复原位。

(3)压力开关组件

判断安全油是否建立,以判断机组运行状态;若在机组运行时,安全油消失则DEH会开出打闸信号给自容式执行器,关闭各个调门。

压力开关的整定:3个安全油压力开关的整定值为0.5±0.05MPa。

6 自容式执行器常见故障分析

(1)执行机构活塞无法上行(不含阀杆卡涩)原因为驱动活塞上行的力不够,即进入活塞下腔的油压不够,排除管路的泄漏堵塞后,主要从相关元件泄漏堵塞入手。

①观察系统油压是否足够驱动执行机构:正常工作时油压应在12~16MPa范围内,若不在此范围,先检查油系统是否有泄漏等故障,使系统油压回复到正常。

②检查伺服阀阀芯位置,判断是否出现卡涩:若阀芯位置是向活塞下腔供油的方向,并且活动正常,排出伺服阀故障,否则仔细检查伺服阀及控制指令的输出,条件允许可更换伺服阀试试。

③若伺服阀问题排出,检查液控单向阀是否卡死堵死。

④检查活塞上下腔是否串油。

(2)执行机构活塞无法下行

直接原因为,驱动活塞下行的力不够,即活塞下腔的排油不畅,排除管路的泄漏堵塞后,主要从相关元件泄漏堵塞入手。

①观察系统油压是否足够驱动执行机构:正常工作时油压应该在12~16MPa范围内,若不在此范围,先检查油系统是否有泄漏等故障,使系统油压回复到正常。

②检查伺服阀阀芯位置,判断是否出现卡涩:若阀芯位置是在向活塞下腔排油的方向,并且活动正常,排出伺服阀故障,否则仔细检查伺服阀及控制指令的输出,条件允许可更换伺服阀试试。

③若伺服阀问题排出,检查液控单向阀是否卡死堵死。

④回油单向阀是否卡死堵死。

⑤插装泄荷阀是否泄漏过大。

⑥检查活塞上下腔是否串油。

(3)执行机构晃动

执行机构晃动时,首先拔下伺服阀插头,用伺服阀测试仪给伺服阀加上正负10mA电流,观察油动机上下运动时是否有振动,如有振动需更换伺服阀。如果不振动,则要检查位移传感器。正常运行时,允许执行机构有幅值小于±0.5mm的低频晃动。

7 结束语

该热电厂于2010年对1#、2#、3#机相继进行DEH控制系统改造,改造完成后3台机组的机械执行机构使用的都是自容式执行器,多年的实际运行结果表明,自容式执行器控制精准,定位准确,故障率低,人员维护量小,为装置的长周期运行提供了可靠保证,取得了良好的改造效果。

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