除氧器水位調(diào)節(jié)閥喘動(dòng)原因分析及處理

韋洪剛　宋國(guó)富　張鵬

【摘 要】除氧器水位調(diào)節(jié)閥在進(jìn)行易損件更換后的校驗(yàn)時(shí)，閥門在手動(dòng)控制給定信號(hào)下TZID定位器供氣壓力表和控制信號(hào)輸出壓力表指針大幅波動(dòng)，流量放大器間歇排氣，閥位出現(xiàn)喘動(dòng)。論文對(duì)此進(jìn)行分析，并定位故障點(diǎn)為61H流量放大器密封面泄漏，供氣壓力與輸出壓力連通。通過更換新備件，消除了故障。

【Abstract】In the calibration of deaerator water control valve after the replacement of wearing parts， TZID positioners air supply and control signal output pressure gauges fluctuated widely under manually given signals， and the flow amplifier intermittently exhaust， the valve position is panting while the 61H booster exhausted intermittently and valve position varied. This paper analyzed the phenomenon and found out that the fault point is the sealing surface leakage of 61H flow amplifier， and the gas supply pressure is connected with the output pressure. The failure is eliminated by replacing the new spare parts.

【關(guān)鍵詞】TZID；61H Booster；閥門喘動(dòng)；密封泄漏

【Keywords】 TZID； 61H Booster； panting of valve； seal leakage

【中圖分類號(hào)】TM621 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）03-0170-02

1事件描述

在CPR1000機(jī)組某次大修中，除氧器水位調(diào)節(jié)閥完成易損件更換后進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在給定25%、50%、75%開度信號(hào)后，定位器氣源壓力表和輸出壓力表均存在大幅波動(dòng)現(xiàn)象，同時(shí)伴隨有明顯的流量放大器（Booster）間歇式排氣聲音，真實(shí)閥位在指令開度附近喘動(dòng)。

2 原因分析及處理

2.1 閥門功能及原理介紹

除氧器水位調(diào)節(jié)閥的控制信號(hào)，由實(shí)測(cè)水位與給定水位的偏差信號(hào)，經(jīng)控制器運(yùn)算后給出，通過改變閥門開度調(diào)整除氧器入口給水流量，保持除氧器水位在給定值。若出現(xiàn)閥門調(diào)節(jié)異常，除氧器水位低則將直接導(dǎo)致蒸發(fā)器主給水泵跳閘，除氧器水位高時(shí)導(dǎo)致除氧器隔離。

除氧器水位調(diào)節(jié)閥是雙缸進(jìn)氣，帶有失氣保持功能的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，采用TZID智能型定位器，調(diào)節(jié)閥的控制回路管線布置圖如圖1所示。下面將對(duì)儀控部件的功能逐一介紹。

①調(diào)節(jié)閥所使用的TZID智能定位器，是ABB公司生產(chǎn)的，廣泛用于CPR1000機(jī)組常規(guī)島的調(diào)節(jié)閥。TZID定位器內(nèi)部可以分為三個(gè)部分，a IP及集成電路板，用于將接收到的4～20mA信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣壓控制信號(hào)輸出；b操作面板，用來進(jìn)行閥門參數(shù)調(diào)整和校驗(yàn)、設(shè)置定位器工作模式；c信號(hào)接線端子接收4～20mA控制信號(hào)，同時(shí)送出4～20mA閥位信號(hào)指示就地閥門開度。

TZID定位器閥門開度調(diào)節(jié)是一個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)，TZID將接收到的4～20mA指令信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，作為閥位給定值，與行程傳感器實(shí)測(cè)閥位做比較，根據(jù)閥位偏差由定位器內(nèi)部處理器自動(dòng)計(jì)算給出氣壓控制信號(hào)。對(duì)于雙缸閥門，I/P采用Y1/Y2雙路輸出的形式，Y1輸出用于控制上缸進(jìn)氣壓力，Y2輸出用于控制下缸進(jìn)氣壓力。當(dāng)需要閥門開大時(shí)，Y2輸出大于Y1輸出氣壓信號(hào)，使得閥門下缸進(jìn)氣氣壓增加、進(jìn)氣量增大，閥門開大，同時(shí)閥位反饋信號(hào)增大，當(dāng)閥位達(dá)到給定開度時(shí)，定位器處理器計(jì)算出的上下缸的控制信號(hào)偏差消失，Y1與Y2輸出趨于穩(wěn)定（考慮膜盒內(nèi)彈簧作用，兩者壓力不完全一致）。反之亦然，當(dāng)閥門需要關(guān)小時(shí)，Y1的輸出氣壓信號(hào)大于Y2輸出氣壓信號(hào)，使得閥門逐漸關(guān)小，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定閥位時(shí)，Y1與Y2輸出又趨于穩(wěn)定。

定位器背部裝有反饋臂，安裝時(shí)需要根據(jù)閥門的行程準(zhǔn)確定位掛鉤在反饋臂的位置，反饋臂上下行程在閥門全開和全關(guān)位置時(shí)應(yīng)該在-28～+28度范圍內(nèi)，否則定位器無法進(jìn)行自動(dòng)校驗(yàn)。

②鎖氣器在氣源壓力正常時(shí)保持氣路暢通，使得閥門上下缸能正常進(jìn)氣調(diào)節(jié)。當(dāng)失去氣源，供氣壓力降低至鎖氣器動(dòng)作值時(shí)，切斷通往閥門上下氣缸的氣路，使上下缸氣壓保持穩(wěn)定，保持閥位不變。

③流量放大器，在保持定位器輸出壓力大小不變的同時(shí)放大流量，使得閥門控制響應(yīng)速度加快，一般位于閥門控制的最后一級(jí)，除氧器水位調(diào)節(jié)閥使用的是愛默生61H型號(hào)。

④過濾減壓閥為定位器、Booster等閥門部件提供適當(dāng)壓力的氣源的同時(shí)，防止異物進(jìn)入氣動(dòng)控制回路。

2.2 閥門喘動(dòng)分析過程

根據(jù)2.1節(jié)的原理分析，除氧器水位調(diào)節(jié)閥控制主要有TZID 的I/P決定，Booster使閥門的響應(yīng)速度加快，而鎖氣器主要用于失氣保持。

因本次易損件更換時(shí)，定位器更換所用備件已經(jīng)儲(chǔ)存了近10年，存在備件庫(kù)存年限較長(zhǎng)導(dǎo)致TZID定位器的I/P輸出波動(dòng)的可能。為排除I/P故障，首先領(lǐng)取新備件更換了TZID定位器的I/P，異常現(xiàn)象仍存在，將新舊I/P備件拆解進(jìn)行對(duì)比檢查，兩個(gè)備件的滑閥結(jié)構(gòu)、密封面無明顯異常；目視檢查新I/P的密封墊片壓痕較重，分析認(rèn)為不會(huì)影響信號(hào)輸出。

排除I/P異常后，將閥門至于手動(dòng)控制模式，由TZID自帶操作面板手動(dòng)給定閥位信號(hào)在50%開度，發(fā)現(xiàn)操作面板實(shí)測(cè)閥位反饋信號(hào)在變化，閥位以約每秒1%的速度在緩慢增加，分析認(rèn)為閥門下缸有額外的氣壓輸入導(dǎo)致下缸進(jìn)氣量增加，閥門增大，故障點(diǎn)定位于定位器Y1輸出到閥門下缸的Booster存在異常。

2.3 61H Booster故障機(jī)制

61H Booster在閥門控制中，起著保持控制氣壓不變，輸出流量放大的作用，其原理如下圖。信號(hào)氣壓從上部進(jìn)入放大器壓迫膜片A，推動(dòng)金屬架C向下移動(dòng)，迫使滑閥閥塞向下移離開閥座（下閥），氣源壓力與BOOSTER輸出端聯(lián)通，直至P1=P2，氣源被截止；當(dāng)P1減小時(shí)，P2>P1，金屬架向上移動(dòng)與滑閥閥塞之間產(chǎn)生間隙（上閥），氣室B中空氣從排氣口排出；隨后滑閥閥塞在回座彈簧的作用下向上移動(dòng)，減小與氣流室接觸面之間的間隙，進(jìn)氣減少，氣室B中壓力減小，直到P2=P1時(shí)達(dá)到平衡。小孔D與E相連通，使P1和P2相平衡。

根據(jù)61H Booster的工作原理，當(dāng)滑閥閥塞與閥座的結(jié)合面密封性不好時(shí)，容易出現(xiàn)故障。當(dāng)滑閥下閥密封面不嚴(yán)時(shí)，氣源壓力會(huì)源源不斷地注入到BOOSTER的輸出側(cè)，Booster的B氣腔壓力P2>P1，推動(dòng)金屬架向上移動(dòng)，導(dǎo)致Booster排氣孔源源不斷的排氣。

本次調(diào)節(jié)閥故障現(xiàn)象，未出現(xiàn)Booster排氣孔不斷排氣的現(xiàn)象，而是定位器氣源壓力指示表和輸出壓力指示表在Booster間歇排氣時(shí)大幅波動(dòng)，分析認(rèn)為可能是Booster滑閥閥塞（下閥）的泄漏量較小，氣源泄漏到氣腔B的壓力相對(duì)較小，使得P1/P2 可以通過平衡腔室D/E之間達(dá)到平衡。這時(shí)，來自定位器下缸輸出的Y1信號(hào)被動(dòng)增大，下缸Booster輸出氣壓增大，下缸進(jìn)氣量增加，閥門閥位緩慢上漲。

由于TZID對(duì)于閥位反饋的響應(yīng)較靈敏（TZID定位器的反應(yīng)靈敏度與TZID死區(qū)設(shè)置有關(guān)，當(dāng)閥位變化比指令信號(hào)超過調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)，定位器即有消除閥位偏差的動(dòng)作），當(dāng)閥位上漲超過死區(qū)設(shè)置值時(shí)，定位器下缸輸出Y1就會(huì)減小，輸出壓力指示表指針減小，下缸Booster就會(huì)排氣，由于滑閥閥塞密封不嚴(yán)導(dǎo)致氣源管線與Booster輸出連通，定位器氣源壓力指示表也跟隨波動(dòng)。

2.4 處理結(jié)果

在重新更換Booster備件之后，通過TZID 操作面板給定25%、50%、75%指令信號(hào)，61H Booster間歇排氣的現(xiàn)象及定位器輸出壓力指示表波動(dòng)未復(fù)現(xiàn)。

3 結(jié)論

對(duì)于使用TZID定位器和61H Booster的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，在遇到閥門喘動(dòng)、Booster排氣聲音大時(shí)，需要檢查定位器的I/P或61H Booster。對(duì)于雙缸閥門，在檢查的時(shí)候，可以遵循如下邏輯。

①如閥門主控操作時(shí)存在喘動(dòng)現(xiàn)象，需要檢查主控到閥門的指令信號(hào)，確認(rèn)指令信號(hào)無明顯波動(dòng)。

②將TZID定位器置于手動(dòng)模式，給定中間開度信號(hào)觀察閥位變化情況；若閥位基本不變，則首先檢查I/P。

③如確認(rèn)I/P無異常，則檢查61H Booster；在手動(dòng)模式給定開度下，閥位發(fā)生變化，對(duì)于雙缸閥門，上缸進(jìn)氣時(shí)閥門關(guān)，下缸進(jìn)氣閥門開，如閥門往開的方向變化，需要檢查與下缸相連的Booster，反之需檢查上缸相連Booster。