半山公司燃?xì)廨啓C(jī)控制閥的（三斷）保護(hù)方案及分析

摘 要：本文闡述了杭州半山公司熱工控制中涉及到的控制閥三斷保護(hù)中的幾種方案，分析了各方案的工作原理及優(yōu)、缺點(diǎn)及適用條件。

關(guān)鍵詞：三斷保護(hù)；控制閥；保位閥；電磁換向閥

中圖分類號：TM611.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

氣動調(diào)節(jié)閥工作時需要有電源、氣源與信號源，三種信號任一個的缺失都會引起閥門動作不正常。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，普遍采用三斷保護(hù)功能來保證調(diào)節(jié)閥的可靠。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般需要有輸入裝置，位置反饋裝置，手輪等等，由于連接的附件多種多樣，所采取的保護(hù)措施和方案又各不相同[ 1 ]。氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)斷氣情況下，關(guān)閥和開閥可以利用閥體中氣缸壓力和彈簧反力實(shí)現(xiàn)。

鑒于控制閥三斷試驗(yàn)的重要性，半山公司于年初對本單位下屬各臺燃?xì)廨啓C(jī)熱工控制所涉及到的各閥門進(jìn)行了統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)，并對各類型閥門進(jìn)行了必要的技術(shù)總結(jié)。下面就半山公司廣泛應(yīng)用的三斷保護(hù)裝置中的保位功能方案進(jìn)行分析。

由于在我廠FISHER DVC2000的定位器比較多見，所以專門針對該種型號的定位器進(jìn)行了設(shè)置的檢查和改進(jìn)。該類閥門由于構(gòu)造相對簡單，控制氣源經(jīng)過減壓閥后直接進(jìn)入定位器，單向控電磁換向閥，再進(jìn)入閥門上缸， DVC2000控制進(jìn)氣量的大小決定閥門的開度。由于沒有保位閥，過程控制相對簡單。

此類閥門的三斷試驗(yàn)如下：

（1）斷氣源

當(dāng)控制系統(tǒng)氣源故障（失氣）時，輸入氣源壓力與控制閥彈簧產(chǎn)生的反力不平衡，該控制閥的閥位動作開啟。

（2）斷電源

當(dāng)控制系統(tǒng)電源故障（失電）時，輸出電壓消失，電磁閥失電，電磁閥內(nèi)的滑閥在復(fù)位彈簧的作用下滑動，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸內(nèi)膜室的壓力排空，閥門開啟。

（3）斷信號

當(dāng)控制系統(tǒng)信號失去時，電磁閥保持不動，氣動保位閥的膜室封閉，定位器的輸出信號壓力不變，與復(fù)位彈簧產(chǎn)生的作用相平衡，閥位保持在當(dāng)前位置。

定位器將閥門位置反饋信號直接輸出。一般情況下，F(xiàn)ISHER DVC2000的定位器本身自帶的位置反饋模塊可以把閥門當(dāng)前位置反饋給控制系統(tǒng)。

該類定位器的優(yōu)點(diǎn)：閥門所需空間較小，所用附件較少，不需要安裝閥門信號反饋。安裝、調(diào)試方便。“三斷”試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，對故障的反應(yīng)較快。

該類定位器的缺點(diǎn)：電磁閥一直得電，壽命相對較短。電磁閥閥芯容易堵塞，對附件配用的可靠性與氣源的清潔度要求較高。

第二類，加入信號比較器的保位裝置，由于其相對較為復(fù)雜，而且使用的頻率也相對較低，但大體的工作基本相同，在此就不再累述了。

本方案主要由氣動控制閥、定位器、轉(zhuǎn)換器、保位閥、信號反饋裝置組成。閥門相對位置信息由信號反饋裝置給出。其工作原理如下：

（1）斷氣源

系統(tǒng)氣源失去時，氣動保位閥關(guān)閉，氣缸內(nèi)的壓力維持不變，氣室內(nèi)壓力與彈簧的反作用力相抵消，閥位保持在故障發(fā)生時刻的位置。

（2）斷信號

當(dāng)控制系統(tǒng)信號失去時，定位器的輸出信號丟失，用于控制信號丟失的氣動保位閥自動關(guān)閉，將定位器的輸出信號壓力鎖定在氣動控制閥的膜室內(nèi)，氣室內(nèi)壓力與控制閥的彈簧產(chǎn)生的反作用力相平衡?？刂崎y保持在故障位置。由于本方案沒有電源，故無斷電源保護(hù)。

本方案的優(yōu)點(diǎn)：由于閥門只有斷氣，斷信號保護(hù)，而無斷電保護(hù)，可用于防爆要求較高的工況場所。

本方案的缺點(diǎn)：由于本類型閥門所需附件較多，安裝較為復(fù)雜，斷信號保護(hù)動作后，閥門會有短時性滯后。閥位反饋需另外配反饋裝置，較復(fù)雜。

第三類，智能型閥門定位器，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)與相關(guān)附件（控制閥、氣控?fù)Q向閥、定位器、自鎖閥、單向閥、減壓閥、儲氣罐等）組成，斷電與斷信號時閥門保位。并且定位器帶有位置反饋功能，所以該類型閥門功能較為全面。

當(dāng)氣源故障（失氣）時，單向通路閥閉鎖，內(nèi)部滑閥在彈簧的反向作用下復(fù)位，氣路從正常氣源管路切至儲氣罐供氣，其內(nèi)部的氣體可以保證閥門地若干次動作。

但是由于儲氣罐的容量有限，內(nèi)部壓力必定隨著閥門的動作下降，這只是一種暫時性的供氣方式，不可長期使用。其配用的儲氣罐的容量應(yīng)大于一般保護(hù)用儲氣罐的容量。儲氣罐的容量決定了閥門動作的次數(shù)。當(dāng)然也可按實(shí)際靈活運(yùn)用。

本方案的優(yōu)點(diǎn)：

由于有儲氣罐的存在，只實(shí)現(xiàn)斷電與斷信號保護(hù)就可。閥門安裝緊湊。安裝、調(diào)試簡單。保護(hù)動作時，閥門動作迅速，系統(tǒng)反應(yīng)比前兩類均塊。而閥門本身具有位置反饋功能，無需另裝其他附件。當(dāng)氣源消失時，儲氣罐內(nèi)的剩余氣體可以保證閥門若干次的正常動作。

本方案的缺點(diǎn)：

閥門造價昂貴，在防爆要求高的區(qū)域使用時應(yīng)考慮其可靠性。而且在實(shí)際運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)該類型閥門定位器的連桿常出現(xiàn)與定位器滑輪脫出的情況，在2016年6月13日，半山公司#2燃?xì)廨啓C(jī)在停機(jī)過程中，高壓旁路壓力調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)指令與閥門位置不符的情況，檢修值班人員至現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)連桿與定位器位置傳感器滑輪脫出引起。裝復(fù)后閥門位置反饋正常。

結(jié)論

以上列出的幾種保護(hù)方案只是閥門動作的一些基本形式，若要實(shí)現(xiàn)不同的保護(hù)目的可在上述方案中適當(dāng)修改。由于所列方案各有優(yōu)、缺點(diǎn)，在實(shí)際使用中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的具體情況，可按實(shí)際需要選用不同的方案。但從可靠性上講，類型一與類型三控制閥的可靠性較高?？砂船F(xiàn)場條件與運(yùn)行的具體要求靈活選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳福湘.大型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)叢書 設(shè)備及系統(tǒng)分冊[M].北京：中國電力出版社，2009：5-6.

作者簡介：

劉晟（1983-），男，浙江杭州人，工學(xué)碩士，工程師，現(xiàn)從事電廠熱工控制方面的工作。