循環(huán)水泵出口液控蝶閥調試時常見故障及處理

何冬輝，魏長宏，安 凱

（遼寧東科電力有限公司，遼寧沈陽110006）

循環(huán)水泵出口液控蝶閥調試時常見故障及處理

何冬輝，魏長宏，安 凱

（遼寧東科電力有限公司，遼寧沈陽110006）

自動保壓重錘式液控蝶閥作為循環(huán)水系統(tǒng)的主控閥門和安全閥，既能消除水錘造成的危害，又可控制水泵的反轉，起到保護機組及管網安全的作用。根據某電廠新建機組循環(huán)水系統(tǒng)配備的液控蝶閥的結構特點和工作原理，結合液控蝶閥在調試過程中發(fā)生的問題以及所積累的調試經驗，綜述了該類型蝶閥的調試要點，分析了在調試和運行過程中容易出現(xiàn)的故障和產生原因，由此提出相應的預防措施和處理對策，提高了液控蝶閥運行的穩(wěn)定性和可靠性。

蝶閥；液壓控制；調試；要點；故障；處理；對策；運行

0　概述

自動保壓重錘式液控蝶閥既具有水泵出口電動閘閥的作用，又有止回閥的功能，即有一閥替代兩閥的優(yōu)點，可減少占地面積和降低投資成本，是電站循環(huán)水系統(tǒng)截斷或接通介質的理想設備［1］。液控蝶閥是根據啟、停泵的水力過渡過程理論［2］，按預先設定程序，分階段按角度實現(xiàn)開、關動作。閥門開啟后，液壓系統(tǒng)自動保壓，使重錘不下降，蝶板不抖動。關閉時，按預定的時間和角度，分快、慢兩階段關閉。因此，液控蝶閥對防止水泵倒轉，抑制和消除水壓波動及水錘產生具有良好的效果［3］，可起到保護機組及管網安全的作用?，F(xiàn)根據液控蝶閥結構及工作原理，針對性地列舉了蝶閥的常見故障，分析了產生故障的原因，并提出了相應的處理措施。

1　自動保壓式液控蝶閥概述［4］

1.1 機械系統(tǒng)

蝶閥的機械系統(tǒng)主要由驅動機構、閥體、蝶板、閥軸、軸封部件和閥軸定位部件等組成。驅動機構由固定在閥軸上的連接頭、重錘、內外墻板和夾在兩墻板中間用于驅動閥軸回轉的液壓油缸組成。驅動機構通過閥軸帶動蝶板在90°范圍內轉動，由蝶板上實芯橡膠密封圈或金屬密封圈與閥體上的不銹鋼密封座接觸形成密封。液壓油缸在蝶閥開啟過程中作工作油缸，在蝶閥關閉過程中作液力制動器，用以控制快、慢關的時間和角度。驅動機構的所有動作均由蝶閥電控箱和液壓控制箱控制，并通過軸封部件與閥軸形成密封，確保管道中的介質不外漏。閥軸的位置通過閥軸定位部件調定，保證閥軸及蝶板位置固定，軸向不竄動。

1.2 液壓系統(tǒng)

蝶閥的液壓控制系統(tǒng)主要包括油泵、油泵電機、溢流閥、調速閥、手動閥、電磁閥等，各閥之間的控制與配合動作，如圖1所示。

圖1　液控蝶閥控制原理圖

1.3 工作原理

蝶閥工作的主要部件為液壓缸，采用可編程控制器、信號燈、按鈕、繼電器等元器件組成控制回路，可實現(xiàn)閥門的各種功能，其工作過程按預定的程序實現(xiàn)，運動狀態(tài)的改變靠轉換信號、指令信號和行程開關信號通過PLC邏輯運算，再轉化為控制電磁閥和電機的動作信號，從而實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的PLC控制。全關行程開關與全開行程開關，通過PLC程序控制油泵電機和電磁閥實現(xiàn)液控蝶閥開（關）閥功能，構成了一個簡單的閉環(huán)系統(tǒng)，其中全開（關）行程開關作為判斷閥門是否開（關）到位的反饋元件，15°行程開關和75°行程開關通過PLC程序控制循環(huán)水泵的聯(lián)鎖啟停功能。

（1）開閥

開閥運行時，電動機得電后轉動。此時，電能轉換成液壓能，液壓油經濾網、油泵、調速閥、高壓膠管、單向閥進入液壓油缸，推動油缸活塞移動，油缸活塞帶動與之相連接的連接頭使重錘升起，同時帶動閥軸克服重力矩轉動使蝶板打開。液控蝶閥全開后，油泵電機繼續(xù)轉動向蓄能裝置充油，直到蓄能裝置（系統(tǒng)）中液壓油壓力達到保壓壓力上限值時，油泵電機的程序開關動作，使油泵電機停止運轉。

（2）正常關閥

關閥分為快關和慢關兩個階段。工作重錘可沿搖桿軸方向來回調節(jié)位置，從而調節(jié)重錘矩的大小。重錘的作用是當介質剛開始倒流時，利用重錘力矩帶動蝶板關閉，實現(xiàn)按預先調定的快、慢關閥程序。當液控蝶閥接到關閥信號后，電磁閥動作使油缸泄油，閥瓣在重錘的作用下，立刻向關閉方向運動，在內部緩沖缸的作用下，實現(xiàn)第二階段的緩閉，從而減小水錘壓力，防止大量水流倒泄，減少或制止供水機組的倒轉現(xiàn)象。

（3）事故關閥

當電網突然失電或發(fā)生突然事故，需要緊急關閥時，電磁閥動作使油缸泄油，利用重錘力矩和水擊力矩帶動蝶板關閉，實現(xiàn)按預先調定的快、慢關閥程序。關閥程序與正常關閥時預先設定的關閥程序相同。

（4）系統(tǒng)自動保壓

為保證液控蝶閥液壓系統(tǒng)長期穩(wěn)定地工作，系統(tǒng)液壓油壓力遠高于重錘舉起所需的液壓油壓力，使重錘不至因液壓油壓力過低而下降。因此，在液壓系統(tǒng)油路中并聯(lián)1個彈簧式蓄能裝置。一般情況下，蓄能裝置油壓力為液壓系統(tǒng)保壓壓力，當系統(tǒng)出現(xiàn)微量內泄漏時，蓄能裝置可向系統(tǒng)補油，當液壓油壓力下降到下限值（仍高于重錘舉起所需油壓力），蓄能裝置的補油開關動作，油泵電機啟動，將蓄能裝置充油至上限值。系統(tǒng)完成補油后，油泵電機的控制開關動作，使油泵電機停止運轉。

2　調試技術要點

2.1 系統(tǒng)檢查

系統(tǒng)調試前，應對系統(tǒng)做檢查準備工作。（1）按照設備技術資料，檢查設備機、電、液之間的電氣接線、油管連接是否正確，檢查電機的旋轉方向是否正確。（2）檢查油箱油位是否正常。（3）根據液壓原理圖，核對各控制閥位置狀態(tài)是否正確，如串聯(lián)手動閥應全開，并聯(lián)手動閥應關緊。根據電氣原理圖，核對各開關是否處于正確位置。

2.2 靜態(tài)調試

靜態(tài)調試的主要調整項目。（1）開閥時間。（2）關閥時間。（3）快慢關閥角度。（4）溢流閥整定。（5）行程開關校正。（6）PLC程序設定。時間和角度的調整，主要依據以消除水錘效果為最優(yōu)進行調整，一般設定慢關時間為快關時間的4～5倍，快關角度為慢關角度的3～4倍［5］。具體調整方法可參考文獻［4］。待以上項目調整完畢后，將循環(huán)水泵電機送到試驗位，靜態(tài)驗證蝶閥開關和循環(huán)水泵聯(lián)鎖啟停邏輯，以及各開關行程信號是否正確，同時模擬事故（失電）時蝶閥和水泵動作情況。蝶閥的行程開關校正完畢后應鎖緊，并定期抹油，防止卡澀現(xiàn)象和海水的腐蝕。

2.3 動態(tài)調試

帶負荷試運行前，系統(tǒng)管道內應先注水，排出管道內的大部分空氣。多次啟停水泵機組，注意觀察泵閥聯(lián)動情況。在開閥過程中，閥前、閥后壓力變化比較平穩(wěn)，全開后，壓力值基本接近。在蝶閥關閉過程中，閥后的壓力升值不高，并在允許的范圍內，水泵不反轉。水泵機組運行時，應對蝶閥全開信號進行監(jiān)控，該燈應一直亮起，保證蝶閥在全開狀態(tài)下運行。

3　常見故障分析與處理

3.1 油壓異常

液壓系統(tǒng)的油壓異常，容易造成電機過載、電機頻繁啟動補油或燒毀電機，主要表現(xiàn)為油壓不能升高或突然升高或不穩(wěn)定，其主要原因有［6］：

（1）系統(tǒng)漏油

系統(tǒng)漏油可分為內漏和外漏，造成外漏的主要原因，是液壓系統(tǒng)密封圈材質容易老化和缺乏維護。在檢修時，應將容易老化的聚氨脂材質的密封件更換為耐油丁腈橡膠密封件。造成內漏的主要原因是油中含有雜質并積聚在各液壓控制閥密封口上，雜質被擠壓后，密封口被劃傷，從而影響密封性。

（2）溢流閥故障

溢流閥的調整不當，調整壓力偏高則油泵電機過載，過低則蓄能裝置上行程撞塊不能觸動自動補油行程開關，使油泵電機不停機。此外，由于油質等原因，使溢流閥主閥芯卡死在開啟或關閉位置，使系統(tǒng)油壓升不高或突然升高。

（3）油中含空氣

當油中混有空氣，造成閥芯在閥體內移動不靈活，液壓系統(tǒng)的壓力將很不穩(wěn)定。

（4）閥門未關

主要是并聯(lián)手動閥未關緊、電磁閥未關或存在故障。電磁閥故障時，應先關閉串聯(lián)手動閥，閥門若能開啟，則應檢查電磁閥電源及其閥內是否有雜物，O形密封圈是否損壞等［7］。

3.2 蝶閥拒動

試運行期間，在循環(huán)水泵順停的過程中，多次發(fā)現(xiàn)蝶閥拒動，當順停指令發(fā)出后，蝶閥首先應快關，關閉至75°后，由行程開關信號聯(lián)鎖停泵，但就地檢查發(fā)現(xiàn)，蝶閥實際未動作?！斑h方”單獨操作時，無法關閉出口蝶閥?！熬偷亍辈僮鲿r，手動卸荷，蝶閥還是不能關閉，僅微動一下，有卡澀現(xiàn)象。檢查發(fā)現(xiàn)，蝶閥的主密封存在漏水現(xiàn)象。最終為了停運循環(huán)水泵，借助外力才將蝶閥關閉。首先檢查了系統(tǒng)油壓和各閥的控制狀態(tài)，無異常發(fā)現(xiàn)，但故障仍然存在，初步判斷為蝶閥機械卡澀導致無法關閉。經就地檢查并分析，發(fā)現(xiàn)管道的地基下沉嚴重，且調試階段的頻繁啟停，對閥門及管道的振動較大，以至使液壓缸的位置發(fā)生偏移。經檢修，活塞桿和缸體上的銅套已被擠變形，造成液壓缸兩端鉸孔中心線與活塞桿中心線不垂直，即重力矩與閥軸不垂直。由于重力矩減小，若系統(tǒng)稍有附加阻力（如閥門密封面存在水垢、油壓下降等），就容易出現(xiàn)活塞桿在油缸中卡澀，蝶閥拒動。同時，活塞桿和密封圈在運動中產生磨損，造成蝶閥的主密封泄漏。經增加管道支架，減少了管道的振動，并更換液壓缸及銅套，重新安裝調試后，蝶閥動作恢復正常。

3.3 蝶閥的誤動作

在機組試運期間，因循環(huán)水泵房電氣MCC的A段失電，導致循環(huán)水泵跳閘。循環(huán)水泵出口液控蝶閥的電源，雖有兩路電源可以互相切換，但均取自循環(huán)水泵房MCC，而MCC的B段電源正在檢修，沒有投入使用。一旦控制液控蝶閥的電磁閥失電后，油缸就會卸壓，蝶閥逐漸關閉離開開位。按控制邏輯的設定，當啟動循環(huán)水泵后，50 s內，如果蝶閥不在開啟位置，將引起循環(huán)水泵跳閘。另外，由于電磁閥采用的是正作用型電磁閥，即蝶閥在開啟狀態(tài)下，電磁閥常帶電，當電磁閥失電時，蝶閥關閉。

為了保證蝶閥運行的可靠性，避免因電源誤斷電引起蝶閥關閉聯(lián)動跳泵，經與廠家協(xié)商，將電磁閥改為反作用型，即指在蝶閥開啟時，電磁閥不帶電，當電磁閥得電時，蝶閥關閉。同時，在運行過程中，確保雙路電源對液控蝶閥的供電，保證蝶閥的穩(wěn)定運行。

3.4 PLC故障

在蝶閥控制中，PLC程序控制處于核心地位。為了能及時解除故障，首先應區(qū)分故障是全局性還是局部性的，找出故障點的大方向，再逐漸細化，找出具體故障點，應從幾方面進行分析。

（1）根據顯示盤的報警信息查找故障。PLC本身具有很強的自診斷能力，當PLC自身故障或外圍設備故障時，PLC上具有的診斷指示功能的LED指示燈會發(fā)亮，可以迅速指明原因，確定故障部位，是維修人員排除故障的基本手段和方法。

（2）根據動作順序進行故障診斷。自動控制動作是按照一定的順序來完成的，通過觀察系統(tǒng)的運動過程，找出故障時的異常情況，即可發(fā)現(xiàn)疑點，診斷出故障原因。例如蝶閥和水泵的聯(lián)動順序。

（3）根據PLC輸入、輸出狀態(tài)診斷故障。在PLC控制系統(tǒng)中，輸入、輸出信號的傳遞是通過PLC的I/O模塊實現(xiàn)的，因此，某些故障會在PLC 的I/O接口通道上反映出來，這個特點為故障診斷提供了方便。如果不是PLC系統(tǒng)本身的硬件故障，可不必查看程序和有關電路圖，通過查詢PLC的I/O接口狀態(tài)，即可找出故障原因。因此，要熟悉控制對象的PLC的I/O通常狀態(tài)和故障狀態(tài)。

（4）通過PLC程序診斷故障。PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)的絕大部分故障，均可通過PLC程序檢查出來。有些故障在屏幕上直接顯示出原因，有些雖然在屏幕上有報警信息，但并沒有直接反映出故障原因，還有些故障不產生報警信息，只是不執(zhí)行某些動作。遇到后兩種情況，跟蹤PLC程序的運行是確診故障的有效方法。對于簡單故障，可根據PLC的顯示信息，監(jiān)視相關輸人、輸出及標志位的狀態(tài)，跟蹤程序的運行，而復雜的故障必須使用編程器來跟蹤程序的運行。

4　結語

液控緩閉蝶閥作為循環(huán)水泵出口的控制設備，以其流阻系數小，閥門開關靈活、可靠，可防止事故斷電后引起的水倒流、水錘沖擊和高速逆轉，保證水泵和管路的安全運行，是壓力供水管路安全防護必不可少的設備。液控蝶閥的故障因素雖然復雜，但在調試前熟悉液控蝶閥的工作原理和運行過程，掌握常用分析方法，善于總結機、電、液系統(tǒng)的故障類型特點，就較易分析出液控蝶閥的故障原因，提出相應的處理對策。

［1］陳培興，狄翠霞.自動保壓重錘式液控蝶閥性能與故障關系分析［J］.機床與液壓，2012，40（8）：97-99.

［2］蔣勁，趙紅芳，張成波.火電廠循環(huán)水系統(tǒng)事故停泵過渡過程的仿真研究［J］.計算機仿真，2004，21（4）：129-131.

［3］秦石明.淺析泵站壓力供水系統(tǒng)中的水錘與液控止回蝶閥的防控機理［J］.泵站設備，2004，（1）：123-125.

［4］長沙市閥門廠.希斯威系列KD741X（H）—V型自動保壓式液控止回蝶閥產品說明書［D］.

［5］吳建華，魏茹生，趙海生.緩閉式蝶閥消除水錘效果仿真及試驗研究［J］.系統(tǒng)仿真學報，2008，20（3）：586-592.

［6］陳培興，俞海平.自動保壓重錘式液控蝶閥故障分析［J］.機床與液壓，2012，40（18）：134-136.

［7］高樹偉，付建軍，郝福虎.KD74X—6V型自動保壓式液控蝶閥故障分析與處理［J］.內蒙古電力技術，2004，22（4）：65-66.

Commissioning Common Faults and Treatment for Outlet Hydraulic Control Butterfly Valve of Circulating Water Pump

HE Dong-hui1，WEI Chang-hong，AN Kai
（Liaoning Dongke Electric Power Co.Ltd.，Shenyang 110006，Liaoning，China）

As the main control valve and safety valve of circulating water pump，automatic pressure keeping weight type hydraulic control butterfly valve can not only be against water hammer，but also can control the pump reverse and protect unit and pipe network.Based on the structural features and working principles of the hydraulic control butterfly valve of circulating water system for a new power plant，and combined with trial operation process of hydraulic control butterfly valve and the cumulative experiences of commissioning，the key commissioning technical essentials of the butterfly valve are summarized and the reasons for the common faults generated of the valve are analyzed during start-up commissioning and operation process in this paper.Furthermore，the corresponding prevention and treatment measures are put forward for these faults，in order to improve the stability and reliability of the hydraulic control butterfly valve.

butterfly valve；hydraulic control；commissioning；essentials；faults；treatment；measures；operation

TH31

B

1672-0210（2016）01-0045-04

2015-10-28

何冬輝（1982-），男，畢業(yè)于大連理工學院，碩士，工程師，從事火電汽輪機的調試工作。