内蒙古京隆发电有限责任公司（以下简称为京隆公司）汽轮机为上海汽轮机有限责任公司制造的单轴、3缸4排汽、一次中间再热、亚临界、直接空冷凝汽式机组，主控制系统是由纯电调系统和液压伺服系统组成的数字式电液调节系统（DEH），EH执行机构配备4台高压调节阀油动机。油动机的开启、关闭或开度调节均由DEH的电信号控制，同时还设有由OPC（超速保护）和AST（自动危急遮断）油压控制的联锁保护功能^[1]。

作为机组正常运行中负责调整负荷的执行机构，高压调节阀需要频繁动作。京隆公司机组在京津唐电网中担任调峰任务，正常运行时机组AGC投入BLR（机组跟踪负荷曲线）方式，AGC指令随时根据电网ACE（区域控制偏差模式）功率及电网频率进行负荷调整，高压调节阀经常需要进行大幅度的调整以满足调峰要求，发生故障的概率较高。

伺服阀又称电液转换器（结构如图 1所示），由1个电力矩马达以及带有机械反馈的二级液压功率放大装置组成，可以将控制系统输出的电信号转换成液压信号。伺服阀力矩马达中的电磁铁线圈通有电流后，产生旋转力矩使衔铁旋转带动与之相连的挡板转动，挡板偏向某个喷嘴使得滑阀两端的油压不同，产生压差推动滑阀移动，使高压油进入油缸或将油缸中的高压油泄放至回油，油缸带动阀门开大或关小^[2]。

图1(Figure 1)

图1 伺服阀结构示意图

伺服阀与阀套间隙约2 μm，伺服阀主要故障为部件卡塞。伺服阀一旦卡死，将导致调节功能无法执行。伺服阀挡板与喷嘴之间的间隙为30 μm左右，当油中带有颗粒物杂质时，很容易发生卡塞，使挡板始终靠近某1个喷嘴，滑块两端的压差始终存在，造成滑块只能向1个方向开足，导致油动机全开或全关而失去控制。高压调节阀伺服阀卡塞故障的主要表现有：

（1） 某高压调节阀自动关闭或全开（多数关闭或打不开），反馈为零或全开，其他调节阀自动开大或关小。

（2） 当故障阀门开度与实际指令偏差较大时，高压调节阀由顺阀自动切为单阀运行，切单阀运行后故障阀门开度与其他阀门开度不一致。

（3） 切单阀后，EH 油压力会下降约0.2 MPa；EH油位不变，油泵电流无明显变化。

（4） 负荷不摆动，综合阀位与负荷对应。

（1）高压调节阀自动关闭或全开，反馈为零或全开，其他调节阀自动开大或关小，负荷不摆动，综合阀位与负荷对应，说明调节阀LVDT（线性位移差动变送器）反馈无故障，故障阀门确实开启或关闭。

（2） 系统油压及油位无变化，说明系统无外漏现象。

（3） EH油泵电流未明显变大及油压未下降，说明调节阀卸荷阀等无故障，无内漏现象。

（4） 阀门切单阀后某阀门开度与其他阀门的开度不一致，或者某阀门指令与阀门反馈不一致，则该阀门即为故障阀门。伺服阀中还设置了反馈弹簧，并设有机械偏零，在失去电信号时，滑阀偏向一侧，使阀门关闭。

综合以上分析，如阀门关闭后无法开启，可初步判断为伺服阀卡涩或者失去电信号；如阀门无法关闭，可初步判断为伺服阀卡塞导致调节阀无法控制。

（1） 首先保持机组负荷稳定或适当减小；

（2） 将故障阀门切手动，手动设定指令与实际阀位相符，防止阀门卡塞故障消除时调节阀突然开启或关闭；

（3） 如果因调节阀故障而无法控制，导致负荷调整特性变差，应将高压调节阀手动切单阀运行；

（4） 通知热工技术人员检查伺服阀控制电缆是否损坏，电信号是否正常；

（5） 通知机务检修处理伺服阀卡涩故障，一般情况下应先更换新伺服阀。

（6） 油手动阀后，做好隔离措施再更换伺服阀；

（7） 故障调节阀关闭后，机组应适当限制负荷，需根据其他调节阀的接带负荷能力接带负荷；

（8） 更换伺服阀后，投入系统时应注意缓慢开启供油手动阀注油，密切监视EH油系统压力，防止EH油压下降造成机组保护动作跳闸；

（9） 伺服阀更换前，应将控制电缆接线正、负极做好标记；恢复时应与运行人员联系好，采用瞬间接线法判断接线正确后再固定接线（不能直接固定接线，防止接线极性错误造成调节阀突然全开）；

（10） 机组检修后或启动前，对EH油系统进行彻底冲洗，化验油质合格后方可启动；启动前需进行阀门活动试验，试验后通常保持EH油泵运行一段时间；

（11） 正常运行期间，需保证EH油滤油机、真空滤油机、油离子交换器投入，并定期进行油质化验，保证油质合格。

快速卸荷阀结构较特别（如2所示），安装在油动机液压块上，当机组紧急停机或危急脱扣装置动作时，危急遮断（OPC或AST）油失压，快速卸荷阀打开将油动机下腔室的压力油快速释放，这时不论伺服放大器有何输出信号，阀门均会在弹簧力的作用下迅速关闭^[3]。

图2(Figure 2)

图2 快速卸荷阀结构示意图

快速卸荷阀的常见故障是杯状滑阀关闭不严密或卡塞，内漏严重导致油动机无法开启。快速卸荷阀内漏的主要表现有：

（1） EH油泵电流大幅上升，油压下降，油位不变。

（2） 故障调节阀可能会突然关闭，负荷突然下降，随着其他调节阀开度的增加，负荷逐渐恢复。

（3） 故障调节阀开度可能会波动，调节阀波动的同时负荷也随着波动，综合阀位开度与负荷相匹配。

（4） 故障调节阀开度与实际指令存在偏差（小于实际指令），当故障阀门开度与实际指令偏差很大时高压调节阀会自动切单阀运行；切单阀运行后故障阀门开度与其他阀门开度不一致（开度偏小）。

（5） EH油压下降至一定值时，备用EH油泵联启；油压下降较快时机组可能跳闸。

（6） 内漏时大量压力油通过卸荷阀回到回油管，带来大量的热量使回油管道发热。

EH油泵电流增加，油压下降，油位不变说明系统存在内漏而无外漏。通过高压调节阀阀位检查单一调节阀故障情况（排除OPC、AST电磁阀故障），可初步判断为快速卸荷阀或伺服阀内漏，而快速卸荷阀内漏时EH油压往往下降很多，油泵电流增加较多。调节阀开度波动（负荷随着波动）及综合阀位与负荷相匹配说明调节阀LVDT反馈无故障，故障阀门确实已开启或关闭。阀门切单阀后某个阀门开度与其他阀门不一致，或者阀门指令与反馈不一致的阀门即为故障阀门。将故障阀门指令给至0，停止向故障阀门供油，如EH油压力回升，油泵电流正常，基本可以断定为伺服阀内漏。

（1） 稳定机组负荷，适当减少负荷调整操作；

（2） 发现EH油压下降较快时应立即手动启动备用泵；

（3） 将故障阀门切除自动，手动给指令到0（防止故障阀门突然开启），停止向故障阀门供油，降低系统内漏程度，防止EH油压力下降导致机组跳闸；

（4） 如果因该调节阀故障而导致机组负荷调整特性变差，应将高压调节阀手动切单阀运行；

（5） 通知机务检修处理阀卡塞问题，通常应更换新的快速卸荷阀；

（6） 故障调节阀关闭后，应适当限制机组负荷，可根据其他调节阀接带能力接带负荷。

（7） 更换快速卸荷阀后，投入时应该缓慢开启供油手动门注油，密切监视EH油系统压力，防止EH油压下降造成机组保护动作。

（8） 机组检修后或启动前应对EH油系统进行彻底冲洗，油质化验合格后方可启动；启动前需进行阀门活动试验，试验后通常需保持EH油泵运行。

（9） 正常运行时应保证EH油滤油机、真空滤油机、油离子交换装置可靠投入，并定期进行油质化验。

（10） 快速卸荷阀内漏较大时，处理不及时往往会因EH油压低而导致机组跳闸，而如果及时停止向故障调节阀供油，可以有效防止机组跳闸。

（11） 增加高压调节阀自动关闭逻辑。当高压调节阀指令与反馈偏差大于20%且EH油压小于12MPa时，系统自动将该调节阀切为手动控制，且开度指令到0，停止向油动机供油，防止EH油压下降。

高压调节阀调整频繁，又受高温等因素影响，高压调节阀阀芯脱落故障的发生率较高，京隆公司曾发生过3次阀芯脱落故障。阀芯脱落故障主要表现如下：

（1） 机组负荷突然下降，主汽压力、机组振动上升。

（2） 调节阀各反馈正常，调节阀逐渐开大，机组负荷恢复，但调节阀综合阀位与实际负荷不符（综合阀位对应负荷大于实际负荷）。

（3） EH油压、油位、电流无明显变化。

（4） 负荷较低且机组顺序阀运行时，一般开启2个调节阀进行负荷调整。如果此时开启调节阀的阀芯脱落，机组瞬间变成1个调节阀运行，而故障调节阀反馈与指令一致，高压调节阀不会自动切单阀，高压调节阀自动调整负荷特性可能发散，最终导致机组负荷大幅度波动，无法稳定。

EH油压、油位、电流无变化，说明系统无泄漏；机组负荷下降、主汽压力上升等，说明有某个调节阀关闭；调节阀反馈与指令相符合，但综合阀位对应负荷大于实际负荷，基本可以认为故障由调节阀阀芯脱落或LVDT反馈故障引起。如调节阀反馈没有无规则变化现象，则可判断为阀芯脱落故障。

（1） 机组负荷波动大、振动增加，应立即锁定负荷；如负荷自动调整特性恶化，应立即手动切单阀运行；

（2） 就地检查调节阀开度与实际反馈是否相符；

（3） 通知检修人员对高压调节阀信号电缆及LVDT进行检查；

（4） 将调节阀逐个切手动并缓慢开启、关闭，如操作该调节阀时机组负荷无变化，可判断该调节阀故障，通知检修人员检查阀芯，确定是否存在门杆断裂或门杆脱销等情况；

（5） 将故障调节阀开度指令设置为0，通知检修人员对脱落门杆进行在线焊接。焊接完毕后手动将该调节阀开启至20%左右，以满足机组接带负荷要求，但该调节阀不应投自动，不参与负荷调整，防止阀芯再次脱落，待机组停机后再进行彻底处理。

（6） 多数调节阀阀芯脱落在故障发生前有预兆，如防转销松动或安装不合格等，在机组正常运行期间应加强对门杆的检查（尤其是阀门振动、门杆旋转、门销等），尽可能提前发现隐患^{[4, 5]}。

（7） 顺序阀运行期间阀门开度在60%～100%频繁摆动，调节阀开度至100%后，门杆会顶住门套上限，门杆受到机械性硬碰撞力，容易导致阀芯脱落。如将调节阀开度上限设置为85%，可减小该撞击程度，减少故障发生率。

（8） 优化机组滑压运行曲线，尽量避免调节阀在拐点附近长时间运行。

LVDT是1种电气机械式传感器，可产生与位移成正比的差动电信号。LVDT由3个等间距分布在圆筒形线圈架上的线圈组成，将1个磁铁心固定在油动机连杆上^[5]。

LVDT故障主要有以下表现：

（1） EH油压、油位、电流无变化；

（2） 故障调节阀在某开度位置摆动；

（3） 故障调节阀摆动幅度大、不能定位，负荷摆动明显。

（4） 机组综合阀位可能与实际负荷不匹配；

（5） 调节阀反馈无规则变化，但负荷不摆动。

EH油压、油位、电流无变化，说明系统无泄漏；LVDT故障后，故障调节阀反馈往往会不正常摆动，综合阀位与实际负荷不符合，这些现象较易断定为LDVT故障。

LDVT故障原因较多，常见原因有信号电缆受环境温度影响绝缘下降、现场温度高对传动金属材料性能造成不良影响、VCC卡电位器松动、信号传输电缆存在干扰等。

（1） 将故障阀门解除自动，将调节阀手动关闭至非摆动区域；

（2） 通知热工人员对LVDT进行检查；

（3） 如LVDT无法定位、负荷波动大，应将故障调节阀切手动，并将开度指令设置为0；待阀门关闭后再由热工人员强制反馈为0，防止该反馈的摆动对其他调节阀造成影响。

（4） 对缸体保温进行修复、增厚，防止LVDT元件超温；改变调节阀信号电缆穿线管的走向，或重新布线，远离高温源；提高金属传感器材料质量，采用抗干扰电缆等，均为防止该类事故发生的有效手段^[6]。

调节阀EH油系统外漏是较常见的故障，处理不及时往往会因系统油位低而被迫停机。高压调节阀油系统外漏故障的主要表现有：

（1） 泄漏点处冒油烟，汽轮机房有特殊的油烟味；

（2） EH油泵电流变大，油压下降，油位下降；

（3） 机组负荷正常，综合阀位对应负荷与实际负荷匹配。

油管道外漏等系统外漏故障现象大多数都比较明显，故障原因容易被发现，但油动机密封圈漏油则不易被发现，而且因其泄漏量小，需仔细检查。

（1） 检查泄漏点是否可以隔离。如果能够隔离，应立即将漏点隔离，马上通知检修人员处理；

（2） 及时给油箱补油，防止油位过低导致机组跳闸；

（3） 如外泄点无法隔离，应进行带压堵漏；如抢修无效，应申请停机处理；

（4） 处理过程中应注意防止油系统着火，做好防火措施，及时清理积油和更换保温。

（5） 正常运行期间应加强对油系统的监督检查，及时发现系统泄漏情况。

（6） 如油动机密封圈漏油，可先更改顺序阀阀序以减小该调节阀的调整幅度，再利用机组检修机会彻底处理。

（7） 油缸大修时，应仔细检查活塞杆与轴套的磨损程度，以及“O”形圈有无破损情况。

（8） 做好防止EH油管道振动的技术措施。

（9） 机组正常运行期间应确保高、低压蓄能器全部投运。

作为机组正常运行中调整负荷的主要执行机构，高压调节阀的运行状态对机组的安全稳定与经济运行起着重要作用^[7]。系统发生故障时，首先要对机组负荷、综合阀位、EH油压、EH油位、调节阀开度、调节阀反馈、EH油泵电流等主要参数信息进行仔细分析，尽快查找故障原因,并及时采取处理措施，保证机组的安全稳定运行。