液压旁路系统调试技术要点及故障分析

何冬辉，赵奕州

(国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

液压旁路系统调试技术要点及故障分析

何冬辉，赵奕州

(国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006)

某型机组配备了苏尔寿液压旁路系统。根据旁路系统运行的技术要点，对系统进行调试。在旁路系统的启动及调试过程中，常易发生某些故障。根据故障现象，分析了故障产生的原因，并进行了相应处理，为同类型机组的液压旁路系统的调试工作及日常运行，提供参考。

机组； 液压； 旁路； 调试； 技术； 故障； 处理； 对策

0 概 述

在发电机组中，合理运用旁路系统，有利于缩短启动时间，降低能耗，减轻缸体金属的疲劳损伤，使机组尽快处于最佳运行工况1。苏尔寿CCI液压旁路系统，具有快速响应和良好的动态调节特性，已应用于众多机组中。但是，因旁路系统常出现伺服阀故障、执行机构卡涩、油压异常、阀门摆动或拒动等故障，严重威胁了机组的安全运行，必须引起足够重视[2]。现根据苏尔寿CCI液压旁路系统的布置特点，结合调试某新建机组旁路系统所积累的经验，综述了调试时的技术要点。在旁路系统启动及调试过程中，常易发生某些异常现象，对产生这些现象的原因进行了分析，并作相应处理。

1 旁路系统的布置

1.1 系统的组成

某新建300 MW机组的旁路系统，采用了苏尔寿CCI产品。在高压旁路和低压旁路系统中，主要由供油系统和执行机构两部分组成。供油系统采用了独立的液压油站，执行机构由1个高压旁路阀(高旁阀)、1个高压喷水调节阀、1个高压喷水隔离阀、2个低压旁路阀(低旁阀)、2个低压喷水调节阀、2低压个喷水隔离阀以及各阀之间相连管路所组成。

1.2 液压油站工作原理

液压油站的工作原理，如图1所示。油箱中的抗燃液压油，通过泵入口截止阀K1或K2、吸油滤器进入恒压变量泵，再经泵出口滤芯、单向阀、泵出口截止阀K7或K8进入高压油母管，其中蓄能器与高压油母管并联。液压油站的输出压力值为(16±0.2)MPa。安全阀的设定值为(19±0.2)MPa，若油站系统的压力异常，即高压油母管压力达到(19±0.2)MPa时，安全阀动作，起到过压(溢流)的保护作用。

图1 液压油站工作原理图

当泵出口处滤芯的压差大于(0.5±0.05)MPa，目视式压差开关的按钮会自动弹出，此时，需更换泵出口处的滤芯。恒压变量泵启动后，泵以全流量向系统供油(40 L/min)，同时也给蓄能器充油。当泵的输出压力达到调压阀的调定压力，高压油将推动恒压变量泵上的控制阀，控制阀引发泵的变量机构动作，使泵的输出流量减少。若泵的输出流量和系统用油流量相等，泵的变量机构就处于某平衡位置。因此，当系统需要增加或减少油量时，泵的输出流量会自动改变，系统油压维持在(16±0.2)MPa。当系统的瞬间用油量大于泵的输出流量时，蓄能器将参与供油。

1.3 液控阀门工作原理

低压喷水隔离阀(LBD)、高压喷水隔离阀(HBD)的执行机构，均属于开关型两位式执行机构，如图2(a)所示。开关型阀门的工作原理为：三位四通电磁换向阀接受来自DSC控制信号，当高压油通过该电磁阀、液控单向阀和双节流/逆止阀进入油缸下腔，同时泄掉上腔控制油，实现阀门全开；当油缸下腔的油通过节流阀、液控单向阀、电磁阀回到油箱，同时高压油进入上腔，实现阀门全关。

低压旁路阀(LBP)和低压喷水阀(LBPE)、高压旁路阀(HBP)、高压喷水阀(HBPE)的执行机构，属于连续控制的伺服型执行机构，可以将阀门控制在任意位置上。按照控制要求，调节蒸汽量以适配汽轮机的运行需求。调节型阀门的示意图，如图2(b)所示。调节型阀门的工作原理为：伺服阀控制高压油的通道开闭。伺服阀接受计算机处理后的电气信号，在电液转换器-伺服阀中进行放大处理，将电气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，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，从而控制相应旁路阀门在任意位置3。

图2 旁路阀门控制原理图

2 调试技术要点

2.4 调试前准备工作

调试前，参照旁路油管路系统图，检查油管路的安装状态，包括各支路管道、油泵的出入口、测点表的安装等；油动机就位于各相应的阀门，并正确连接油动机框架及阀杆，伺服阀、位移传送器及行程开关应安装完毕。用充气工具核查蓄能器压力，若蓄能器的氮气压力低于(10.4±0.2)MPa，应补气。严禁在无油和空吸状况下启泵，首次启泵前，应对泵体注油，按泵的旋转方向手动盘动联轴器，排出吸油泵芯内的空气。

2.5 耐压试验

关闭蓄能器组件上的截止阀，隔离蓄能器。启动液压油泵，调整调压螺丝钉，使系统压力增至21 MPa，维持3 min，检查系统的各部接口、焊口等处，不应有泄漏和变形(此时溢流阀的调压应大于21 MPa)。耐压试验结束后，打开蓄能器组件上的截止阀，使蓄能器投入运行。

2.6 溢流阀的设定

先将溢流阀调压手柄松开，再将待调变量泵调压阀的调压螺杆拧紧，缓慢调紧溢流阀调压手柄，使压力变送器上的压力表值为(19±0.2)MPa，然后，锁紧溢流阀调压手柄，将压力保持在(19±0.2)MPa，溢流阀的压力设定完毕。

2.7 系统油压的设定

安全阀压力设定后，将A 泵调压阀的调压螺杆缓慢拧松，观察压力变送器的压力由(19±0.2)MPa下降至5 MPa时，再缓慢拧紧调压螺杆，使压力上升为16 MPa，反复二次后，再锁紧A泵调压阀螺杆，使该A泵的输出压力为(16±0.2)MPa。A泵的压力调整完毕，停A泵。用同样方法，调整B泵，使B泵的输出压力为(16±0.2)MPa，B 泵的压力调整完毕。

2.8 阀门的静态调试

用信号发生器给伺服阀发出正负信号，使油缸带动阀杆运行至上级、下级的极限位置，测出阀杆的最大行程。采用瞬态数据记录仪，按照全行程启闭动作，通过手动加载信号统计旁路阀门快开、快关所需时间，其快速开、关时间，应分别小于3 s。

2.9 阀门的动态调试

在正式投运旁路系统前，需进行逻辑功能检查(自动调节及关闭保护)。根据机组启停期间的运行情况，投入旁路系统，系统压力和温度调节设定为自动。根据旁路阀的设计参数，分别在机组冷态、热态等工况下，检查旁路系统的投运情况，检查运行参数是否符合设计值。在动态投运过程中，仔细观察各调节系统的调节过程，核查各调节系统的调节状态，并进行调节参数的设定与调整。当阀门动作时，应检查系统油压、油温的变化情况，并观察各阀门是否存在摆动等现象。

2.10 信号系统的校验

按照连锁保护试验卡，检查各个压力开关动作和仪表盘指示是否正常，检查相关报警装置及联锁保护装置，如低油压联锁备用泵等设备。该系统可手动在线试验泵联锁压力开关的动作，若系统压力低于(13.5±0.2)MPa时，此开关应自动接通。试验时，将液压箱内的开关K18和K15打开，模拟系统压力低于(13.5±0.2)MPa，检查泵联锁压力开关是否动作。

3 故障分析与处理

3.1 伺服阀故障

电液伺服阀是液压旁路系统中非常重要的电液转换元件，其性能的优劣将直接影响到旁路系统的安全运行。如果电液伺服阀故障，将导致系统发生阀门拒动、阀门突然失控、阀门摆动、阀门迟缓率大、阀门关不到位等现象。

在该机组某次启动过程中，随着主汽压力上升，运行人员打开高旁阀以控制系统压力，当高旁阀开至5%后，又缓慢关闭至零，同时，发现系统油压出现缓慢下降，此时，系统油压的变化曲线，如图3所示。当系统油压下降至14.5 MPa， B油泵启动，待系统油压逐渐恢复正常后，B泵停运，而系统油压再次缓慢下降。让B泵保持运行，停运A泵，油压仍然缓慢地下降。再次给高旁阀指令时，阀门拒动。检查后发现：(1)油泵声音异常，且振动较大。(2)油泵电流由正常运行时34A上升至54A，说明油泵有过载现象。(3)当高旁阀处于全关状态时，或将伺服阀的接线拔出，高旁阀回油管道的温度，明显比其它阀门回油管的温度高，同时，阀内有泄油声，且阀体产生剧烈振动。

图3 高旁系统油压下降曲线

首先，关闭高旁阀进油截止门，待系统油压正常后，分别试验高旁喷水调节门和高旁隔离阀，阀门的动作正常，且系统油压并未出现下降，这样便可排除油泵和系统油路故障，仅仅是高旁阀的故障。根据(1)～(3)故障现象，初步判断高旁阀伺服阀存在内漏，泄油量比较大，导致系统油压下降4。伺服阀内漏最常见故障是卡涩和磨损5。由于伺服阀的阀套与阀芯之间的间隙较小，仅约2 μm，如果液压油中杂质的颗粒度较大，极易造成伺服阀的卡涩。伺服阀阀口的磨损，也能引起伺服阀内漏量的增大。更换了高旁阀伺服阀，故障被消除。

3.2 热工信号故障

在该机组某次停机过程中，打开旁路泄压时，在高旁阀指令不变的情况下，高旁阀的反馈信号发生周期性的连续波动，且波动幅值大，同时，系统油压也随之剧烈波动。高旁阀的摆动曲线，如图4所示。经就地检查发现，回油母管的温度极高，且整个高旁系统内所有油管道均产生了剧烈振动，高旁阀的阀体上下抖动。

图4 高旁阀的振动曲线

由于涉及系统零部件较多，因此，需要对零部件逐个进行排除，首先应检查比较容易检查和处理的零部件。(1)启动另1台油泵，发现故障现象并没有消除，排除了油泵故障。(2)检查LVDT接线是否已脱落或松动。(3)检查油动机与阀门连接处是否松动。(4)检查伺服阀指令线是否松动。(5)重新调整VPC卡内部的参数配置。(6)更换LVDT和VPC卡。(7)检查2台油泵的调节装置。(8)更换高旁阀伺服阀。(9)检查蓄能器压力是否正常，截止门是否已打开。经过排查及相应处理后，故障现象并未消除。

随后，关闭了高旁阀进油截止门，分别试验高旁喷水调节阀和高旁隔离阀，阀门动作正常且系统油压稳定。拔下伺服阀插头，输入外加信号，开启高旁阀，高旁阀的开关动作正常。就地单独给高旁阀的快开、快关电磁阀加信号，阀门的动作也正常。通过试验，得出仅是高旁阀故障导致系统油压波动，初步判断，可能还存在外部热工信号的干扰，逐一排查伺服阀信号是否有接地和线路短接现象，发现VPC卡中，在LVDT变送器外壳与电路板之间存在短路现象，导致VPC伺服系统输出信号中含有交流干扰分量，进而造成高旁阀指令出现干扰信号。于是对LVDT变送器外壳和电路板进行隔离处理。消除了短路故障后，高旁阀的振动现象随之消失。

3.3 蓄能器故障

蓄能器是能量储存装置，可保持系统油压的相对稳定，改善了系统的动态品质，同时，可降低运行噪声。

在进行低旁阀快开试验时，当快开指令发出后，发现低旁阀开度至44%后，有所停顿，然后再继续开启。同时，低旁系统油压由16.0 MPa急剧下降至13.4 MPa，导致低油压开关动作，备用泵联锁启动。当阀门全开后，油压逐渐恢复到正常值16.0 MPa。低旁油压急剧下降曲线，如图5所示。

图5 低旁油压急剧下降曲线

低旁油压剧降后，系统管道产生了剧烈振动。就地检查后，发现无漏油现象。由于低旁系统有6个阀门，低旁快开时，系统用油量瞬间增大，油压确会有所下降，但因柱塞泵的自动调节特性和蓄能器补油作用，油压不应下跌3 MPa。观察低旁其它阀门的动作曲线，发现存在同样现象，说明是系统存在故障。经排查后，重点检查了柱塞泵和蓄能器。(1)单独启动另1台油泵，快开低旁，故障并未消除。(2)重新调整2台柱塞泵恒压变量阀，系统油压能及时跟踪变化，从而排除2台柱塞泵故障。(3)检查蓄能器的进、出口截止阀和充氮压力，发现蓄能器进口截止阀没有打开，导致蓄能器没有参与系统补油。打开蓄能器进口截止阀后，再次进行低旁快开试验，低旁系统6个阀门快速开启，系统油压仅下降0.5 MPa。

4 结 语

苏尔寿CCI液压旁路系统具有较为完善的调节控制及保护功能，兼有动态快速响应的特性。在调试过程中，应充分暴露系统与设备安装中存在的问题，以便及时分析和处理。对液压旁路系统出现的问题，应仔细分析系统各项参数的变化情况(如阀位、油温、油压等)，就地检查油管温度的高低，监听油流声音的大小，观察油管的振动情况。如发生异常现象，首先应判断是系统问题，还是个别阀门的问题，将疑似故障阀门进行隔离，寻找突破点进行分析和处理。

[1] 孟杰. 300 MW汽轮发电机组冷态起动过程旁路系统的运用[J]. 热力发电, 2008, 37(2): 59-61.

[2] 郑赟. 印度工程汽轮机旁路容量的选型设计[J]. 热力透平, 2012, 41(3): 209-214.

[3] 王大伟. 伺服阀常见故障的分析与处理[J]. 电力建设, 2011, 22(9): 46-48.

[4] 李振欣. 发电厂EH系统的常见故障及处理方法[J]. 电力安全技术, 2006, 12(8): 47-48.

[5] 周园, 胡乃文. 300 MW汽轮机组EH系统电液伺服阀常见问题分析及对策[J].电站系统工程, 2006, 22(2): 31-32.

Commissioning Technical Essential and Fault Analysis of Sulzer CCI hydraulic Bypass System

HE Dong-hui, ZHAO Yi-zhou

(Northeast Electric Power Research Institute Co., Ltd., Shenyang 110006， Liaoning, China)

A type of unit is equipped with Sulzer hydraulic bypass system. According to the technical points of the bypass system, the system is debugged. During the start-up and commissioning of the bypass system, some faults often occur. According to the fault phenomena, the causes of the faults are analyzed, and the corresponding treatment is carried out, which provides reference for the hydraulic system of the same type.

unit; hydraulic pressure; bypass; commissioning; technology; fault; treatment; countermeasures

1672-0210(2017)01-0039-04

2015-12-18

何冬辉(1982-)，男，工程师，硕士，从事火电汽轮机组的调试工作。

TK223.7+4

A