CN105757057B - 汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法，定位器的伺服阀包括可来回移动的阀芯、以及对阀芯的两端应施加反方向作用力实现移动的两个喷嘴。本发明控制方法通过调整喷嘴的压力，使伺服阀喷嘴压力在供油压力的变化范围内都处于线性区域，补偿配件差异影响和运行后状态的变化，提高了效率和稳定性，同时，通过选取特定供油压力和工作电流进行试验，最终判断定位器的稳定性是否合格，让稳定性调整控制过程更加的科学可控。

Description

汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法

技术领域

本发明涉及核电汽轮机电液调节技术领域，更具体地说，涉及一种汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法。

背景技术

定位器是一种汽轮机调节系统中控制汽轮机调节汽阀开度的装置，接受控制系统的电信号，输出机械位移。定位器主要包括伺服阀、定位活塞及其阀体、LVDT(LearyVoltage Differential Transmitter：空电压差动发送器)等，其核心部件为伺服阀，也称电液转换器，接受电信号输出油压。

定位器的稳定性是指定位器输入电流与输出活塞杆的位移对应关系，输入恒定时输出恒定即稳定，输入恒定时输出反复变化即不稳定或抖动。定位器的稳定性决定调节汽阀的稳定性，调节波动会导致汽轮发电机组功率波动，波动较大时会导致调节汽阀保护动作而关闭，机组被迫降功率处理。

目前，在汽轮机调节系统中控制汽轮机调节汽阀开度的定位器中存在的问题是在输入电流恒定不变时，挡板两侧喷嘴压力自行发生不平衡，导致伺服阀阀芯反复运动，定位器输出位移不稳定，无法满足现场运行要求，严重影响安全生产。在现有技术中定位器稳定性通常只能达到50％的合格率，时常发生功率波动和调节汽阀关闭事件，机组运行中更换定位器，成本高，且更换定位器并不能适应系统条件的变化，即使在试验条件下合格，在服役一段时间系统条件变化时就发生抖动，因此安全可靠性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法，所述定位器包括伺服阀，所述伺服阀包括可来回移动的阀芯、以及与所述阀芯的两端对应以在喷油时对所述阀芯施加轴向相反方向作用力实现移动的两个喷嘴，所述阀芯的移动量决定所述定位器的输出位移，所述定位器稳定性控制方法包括以下步骤：

S1、调整两个喷嘴压力至额定压力；

S2、在所述定位器的额定供油压力和最低供油压力之间选取至少一个供油压力值启动所述定位器，每一供油压力下，所述定位器在工作电流范围内分别按至少两个恒定电流输入，测量所述定位器在不同输入电流的输出位移变化量；

S3、判断所述定位器的输出位移变化是否不大于预设阀值，当所述定位器在不同恒定电流下的输出位移变化大于预设阀值时，所述定位器的稳定性不合格，将两个喷嘴压力均减小，再执行所述步骤S2；

当所述定位器在不同恒定电流下的输出位移变化不大于预设阀值时，所述定位器的稳定性合格。

优选地，所述喷嘴的压力额定值为0.22-0.25MPa。

优选地，所述定位器的额定供油压力为14±0.5MPa。

优选地，所述定位器的最低供油压力为5Mpa。

优选地，所述步骤S3中，喷嘴压力每次减小0.01Mpa。

优选地，所述伺服阀还包括挡板、节流件、阀套、反馈磁铁、线圈、衔铁，所述挡板设置在两个所述喷嘴之间，并与衔铁连接，所述节流件包括两个，分别设置在进油口到对应喷嘴之间的回路上，所述阀芯、喷嘴、挡板、节流件设置在所述阀套内，所述反馈磁铁与外接输入电流连接，所述线圈与所述反馈磁铁对应产生磁力，所述衔铁被磁力作用，带动所述挡板偏转，所述步骤S1前还包括更换阀芯、喷嘴、挡板、节流件、阀套、反馈磁铁、线圈、衔铁中的一个或多个部件。

优选地，所述步骤S2前还包括：将所述定位器模拟装配试验条件的试验台的试验油温提高至所述伺服阀实际工作环境的油温温度。

优选地，所述伺服阀实际工作环境的油温温度为48-52℃。

优选地，所述步骤S2中，在所述定位器的额定供油压力和最低供油压力之间选取3-5个供油压力值启动所述定位器。

优选地，所述步骤S2中，每一供油压力下，所述定位器在工作电流范围内分别按3-5个恒定电流输入。

实施本发明的汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法，具有以下有益效果：本发明通过调整喷嘴的压力，使伺服阀喷嘴压力在供油压力的变化范围内都处于线性区域，补偿配件差异影响和运行后状态的变化，提高了效率和稳定性，同时，通过选取特定供油压力和工作电流进行试验，最终判断定位器的稳定性是否合格，让稳定性调整控制过程更加的科学可控。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中的汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法的流程示意图；

图2是本发明中的定位器的工作原理示意图；

图3是本发明中的定位器的伺服阀的内部结构剖面示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明一个优选实施例中的汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法是针对定位器在调试试验阶段进行工艺调整，让定位器的输出位移稳定。

定位器包括伺服阀1，伺服阀1包括可来回移动的阀芯11、以及与阀芯11的两端对应以在喷油时对阀芯11施加轴向相反方向作用力的两个喷嘴12，阀芯11的移动量决定定位器的输出位移，进一步地，伺服阀1还包括挡板13、节流件14、阀套15、反馈磁铁16、线圈17、衔铁18、反馈杆19。挡板13设置在两个喷嘴12之间，并与衔铁18连接，节流件14包括两个，分别设置在进油口B到对应喷嘴12之间的回路上，阀芯11、喷嘴12、挡板13、节流件14设置在阀套15内。反馈磁铁16、线圈17与磁钢组合形成力矩马达，反馈磁铁16与外接输入电流连接，线圈17与反馈磁铁16对应产生磁力，衔铁18被磁力作用，带动挡板13偏转，反馈杆19设置在阀芯11的中间位置并与挡板13连接。

定位器控制原理如图：

当定位器输入电流使伺服阀1力矩马达产生电磁力，电磁力使伺服阀1衔铁18偏转，衔铁18带动挡板13偏转，挡板13两侧喷嘴12压力不平衡，伺服阀1阀芯11两端产生压差，压差推动阀芯11移动，阀芯11移动一方面使控制回油口A油缸一侧连通，在油缸压差作用下由负载口C向定位器活塞杆(图中未示)输出位移，另一方面阀芯11的移动带动反馈杆19反偏转，反馈杆19带动挡板13恢复中间位，阀芯11恢复中间位，油缸平衡，活塞杆停留在新的位置，活塞杆位移的改变带动反馈磁铁16旋转，抵消力矩马达的磁场，电磁力平衡衔铁18复位，一次调节结束。

通过试验和分析发现，以前的实际工作时由于系统压力变化和伺服阀1部件特性变化，伺服阀1供油压力不是额定值，也就是运行中喷嘴12压力随供油压力不断变化。由于配件制造差异两侧喷嘴12压力的线性区间不同，在某一供油压力下两侧喷嘴12压力失去平衡即发生定位器抖动。

进一步地，为了改善定位器的稳定性，需要对定位器进行改型翻新以及对改型翻新后的定位器进行稳定性试验测试。具体的，在试验测试阶段，定位器稳定性控制方法包括以下步骤：

S1、调整两个喷嘴12压力至额定压力；喷嘴12的压力额定值通常为0.22-0.25MPa，在其他实施例中，喷嘴12的压力额定值也可为其他值。

喷嘴12压力优化就是通过调整喷嘴12的压力，使伺服阀1喷嘴12压力在供油压力的变化范围内都处于线性区域，补偿配件差异影响和运行后状态的变化，提高了效率和稳定性。

S2、在定位器的额定供油压力和最低供油压力之间选取一个或多个供油压力值启动定位器。在本实施例中，定位器的额定供油压力为14±0.5MPa，定位器的最低供油压力为5Mpa。

优选地，在定位器的额定供油压力和最低供油压力之间选取3-5个供油压力值启动定位器，选取的数量不会太多或太少，但可以具有代表性说明问题。

每一供油压力下，定位器在工作电流范围内分别按至少两个恒定电流输入，可以用百分表等测量工具测量定位器在不同输入电流的输出位移变化量。优选地，每一供油压力下，定位器在工作电流范围内分别按3-5个恒定电流输入，让获取的数据更多，使获取的数据更能看出稳定性是否满足要求。

S3、判断所述定位器的输出位移变化是否不大于预设阀值，通常，根据实际要求，预设阀值为0.03mm，在其他实施例中，预设阀值的数值也可根据标准重新设定。当定位器在不同恒定电流下的输出位移变化大于预设阀值时，所述定位器的稳定性不合格，将两个喷嘴12压力均减小，再执行步骤S2，重新获取定位器在不同输入电流的输出位移变化量。优选地，喷嘴12压力每次减小0.01Mpa，按递减的方式均匀减小，让施加到阀芯11上的作用力不会陡然降低很多。在其他实施例中，也可根据实际情况或喷嘴12的压力额定值大小，将喷嘴12压力按其他数值每次减小后再执行步骤S2。

当定位器在不同恒定电流下的输出位移变化不大于预设阀值时，所述定位器的稳定性合格，执行后续步骤，如安装定位器的其他配件等，获得定位器的成品。

在以前对定位器的试验测试中，厂家不同试验台采用同一油源，控制油温在40℃。通过试验发现改型定位器对温度敏感，部分定位器在40℃稳定，升高油温在45摄氏度时开始抖动。经检测定位器的伺服阀1实际工作油温在48-52℃，为了减少试验过程中和实际工作环境两者之间的温度差异，避免在试验时不抖动，而在实际工作时产生抖动，进一步地，步骤S2前还包括：将定位器模拟装配试验条件的试验台的试验油温提高至伺服阀1实际工作环境的油温温度。

在以前厂家翻新时通过入厂测试试验确定需更换的伺服阀1部件，无统一标准，主要通过个人经验确定，差异性很大。通常，经过测试试验，在步骤S1前还包括更换阀芯11、喷嘴12、挡板13、节流件14、阀套15、反馈磁铁16、线圈17、衔铁18中的一个或部分部件。通过对比检测发现一些试验通过的部件，存在结垢、冲蚀、磨损现象，影响使用寿命和稳定性，在使用一段时间后仍然会产生稳定性下降的问题。

为此制定了部件更换策略，不通过试验确定更换部件，对影响稳定性的相关部件全部更换新配件，如阀芯11、喷嘴12、挡板13、节流件14阀套15，反馈磁铁16线圈17、衔铁18等零部件。这些零部件不同程度影响了伺服阀1的功能，若存在缺陷对定位器/伺服阀1的稳定造成负面影响。在将这些零部件全部更换后定位器稳定性提高，发生抖动的概率减小。

以上汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法，经过现场稳定性验证，解决了定位器抖动问题，执行该方案翻新的定位器稳定性100％合格，消除了定位器抖动导致的功率波动和关阀故障，降低了花费在定位器翻新上的费用。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法，其特征在于，所述定位器包括伺服阀（1），所述伺服阀（1）包括可来回移动的阀芯（11）、以及与所述阀芯（11）的两端对应以在喷油时对所述阀芯（11）施加轴向相反方向作用力实现移动的两个喷嘴（12），所述阀芯（11）的移动量决定所述定位器的输出位移，所述定位器稳定性控制方法包括以下步骤：

S1、调整两个喷嘴（12）压力至额定压力；

S2、在所述定位器的额定供油压力和最低供油压力之间选取至少一个供油压力值启动所述定位器，每一供油压力下，所述定位器在工作电流范围内分别按至少两个恒定电流输入，测量所述定位器在不同输入电流的输出位移变化量；

S3、判断所述定位器的输出位移变化是否不大于预设阀值，当所述定位器在不同恒定电流下的输出位移变化大于预设阀值时，所述定位器的稳定性不合格，将两个喷嘴（12）压力均减小，再执行所述步骤S2；

当所述定位器在不同恒定电流下的输出位移变化不大于预设阀值时，所述定位器的稳定性合格。

2.根据权利要求1所述的汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法，其特征在于，所述喷嘴（12）的压力额定值为0.22-0.25MPa。

3.根据权利要求1所述的汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法，其特征在于，所述定位器的额定供油压力为14±0.5MPa。

4.根据权利要求1所述的汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法，其特征在于，所述定位器的最低供油压力为5Mpa。

5.根据权利要求1或2所述的汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，喷嘴（12）压力每次减小0.01Mpa。

6.根据权利要求1至4任一项所述的汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法，其特征在于，所述伺服阀（1）还包括挡板（13）、节流件（14）、阀套（15）、反馈磁铁（16）、线圈（17）、衔铁（18），所述挡板（13）设置在两个所述喷嘴（12）之间，并与衔铁（18）连接，所述节流件（14）包括两个，分别设置在进油口（B）到对应喷嘴（12）之间的回路上，所述阀芯（11）、喷嘴（12）、挡板（13）、节流件（14）设置在所述阀套（15）内，所述反馈磁铁（16）与外接输入电流连接，所述线圈（17）与所述反馈磁铁（16）对应产生磁力，所述衔铁（18）被磁力作用，带动所述挡板（13）偏转，所述步骤S1前还包括更换阀芯（11）、喷嘴（12）、挡板（13）、节流件（14）、阀套（15）、反馈磁铁（16）、线圈（17）、衔铁（18）中的一个或多个部件。

7.根据权利要求1至4任一项所述的汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法，其特征在于，所述步骤S2前还包括：将所述定位器模拟装配试验条件的试验台的试验油温提高至所述伺服阀（1）实际工作环境的油温温度。

8.根据权利要求7所述的汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法，其特征在于，所述伺服阀（1）实际工作环境的油温温度为48-52℃。

9.根据权利要求1至4任一项所述的汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，在所述定位器的额定供油压力和最低供油压力之间选取3-5个供油压力值启动所述定位器。

10.根据权利要求1至4任一项所述的汽轮机电液控制系统定位器稳定性试验控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，每一供油压力下，所述定位器在工作电流范围内分别按3-5个恒定电流输入。