[发明专利]一种基于状态反馈的汽轮机液动阀门故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于状态反馈的汽轮机液动阀门故障诊断方法，其特征在于，包括步骤：

1)测试液动阀门无故障时油动机力与阀杆行程之间的关系曲线，该曲线称为基准曲线；

2)机组停运后进行阀门开关行程试验，将油动机力和阀杆行程信号接入外接诊断系统，对待检测阀门测试其油动机力与阀杆行程之间关系曲线，该曲线称为故障曲线；

3)将故障曲线与基准曲线对比分析，检测包括阀杆、阀杆衬套、弹簧运行状态中的异常，通过这些异常确定阀门状态，预测阀门故障，并根据阀门状态条件制定阀门检修计划；

所述的基准曲线中，油动机力由油动机液压油压力乘以有效隔板面积得到，当阀门处于关闭位置时，油动机不进油，此时记为阀杆行程的起始位；阀门全开为阀杆行程终点位置；该曲线X轴为阀杆行程S，Y轴为油动机力Y，初始力和行程均为零；

随着油动机液压油压力增加，在油动机力等于弹簧预紧力加上阀门组件总摩擦力时，阀杆开始运动，该点记为开阀行程开始的OS₀；随着油动机力持续增加，阀门开至全开位置停止，这一点标记为OE₀；此后虽然油动机力继续上升，阀门不会再打开，输出曲线只在垂直方向向上延伸，直到达到液压系统可提供的最大压力，此时达到最大油动机力，标记为F_max0；

关阀行程从F_max0点开始，当油动机开始减压时，输出曲线将先沿着垂直方向向下，这段时间，油动机力持续降低，但是阀门并未运动，直到油动机的弹簧力输出克服油动机力以及阀门组件中总摩擦力，阀门开始运动，此点标记为CS₀；当油动机力继续降低，阀门继续关闭直至全关，此点标记为CE₀；之后油动机继续减压，阀杆行程始终停留在CE₀点；当油动机力继续减小时，油动机弹簧力通过阀杆施加到阀座上；当油动机中的压力变为零时，施加在阀座上的弹簧力足以克服阀内的流体力，确保阀座密封所需的负载，防止运行时阀门漏汽；

取点OS₀与CE₀连线的中点LF₀，取点OE₀与CS₀连线的中点UF₀，形成线LF₀-UF₀，为阀门动作时的弹簧力P₀，该线LF₀-UF₀斜率表示油动机弹簧组件的实际弹簧刚度；弹簧刚度的差异影响阀门开关时间以及实现全行程的能力；点OS₀到OE₀的曲线与点LF₀到UF₀的曲线之间的距离表示阀门动作时候油动机必须克服的摩擦力F₀。

2.根据权利要求1所述的一种基于状态反馈的汽轮机液动阀门故障诊断方法，其特征在于，油动机力测点位于油动机油缸壁上，阀杆行程是汽轮机数字电液控制系统常用信号，由装在阀杆上的线性可变差动变压器测量获得。

3.根据权利要求1所述的一种基于状态反馈的汽轮机液动阀门故障诊断方法，其特征在于，当故障为阀座被磨损或腐蚀时，其故障曲线与基准曲线叠加后相比：

在关阀行程中，油动机必须克服的摩擦力为弹簧输出力与关阀方向上的油动机力之间的差，而此时油动机的弹簧组并未改变，即油动机弹簧刚度和阀门弹簧力和基准曲线一致；从某一点A开始，故障曲线逐渐偏离基准曲线，最终到点CE，此过程为阀碟刚接触阀座到阀门完全关闭，随着阀碟进入阀座，磨损引起的摩擦力增大的影响越来越大，点CE与点CE₀之间的距离就是增加的最大摩擦力，而点A、CE、CE₀三点围成的三角形即是由于克服增加的摩擦力油动机多做的功；

阀座磨损同样导致阀门打开时阀杆离开阀座需要克服额外的摩擦力，在故障曲线上表现为阀门未运动时油动机力的累积，然后阀杆突然从阀座中拉出并且摩擦值恢复正常；位于点OS₀的正上方有点OS，OS与OS₀之间的距离即为开阀过程中由于阀座磨损需要多克服的最大摩擦力，由于此时油动机输出力大于正常时的力，所以一直到阀杆运动到某一点B时才恢复正常；点B、OS₀、OS组成的三角形即为开阀时油动机克服增加的摩擦力多做的功。