循環(huán)水液控蝶閥常見(jiàn)故障及原因分析

摘 要：自動(dòng)保壓重錘式液控蝶閥既具有水泵出口電動(dòng)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(diǎn)，可減少占地面積和降低投資成本，近年來(lái)廣泛應(yīng)用于大型火力發(fā)電機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)?，F(xiàn)根據(jù)液控蝶閥結(jié)構(gòu)及工作原理，針對(duì)性地列舉了蝶閥的常見(jiàn)故障，分析了產(chǎn)生故障的原因，并提出了相應(yīng)的處理措施。

關(guān)鍵詞：液控蝶閥；故障處理

1 自動(dòng)保壓式液控蝶閥概述

1.1 機(jī)械系統(tǒng)

蝶閥的機(jī)械系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、閥體、蝶板、閥軸、軸封部件和閥軸定位部件等組成。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由固定在閥軸上的連接頭、重錘、內(nèi)外墻板和夾在兩墻板中間用于驅(qū)動(dòng)閥軸回轉(zhuǎn)的液壓油缸組成。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)閥軸帶動(dòng)蝶板在90°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，由蝶板上實(shí)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(kāi)啟過(guò)程中作工作油缸，在蝶閥關(guān)閉過(guò)程中作液力制動(dòng)器，用以控制快、慢關(guān)的時(shí)間和角度。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的所有動(dòng)作均由蝶閥電控箱和液壓控制箱控制，并通過(guò)軸封部件與閥軸形成密封，確保管道中的介質(zhì)不外漏。閥軸的位置通過(guò)閥軸定位部件調(diào)定，保證閥軸及蝶板位置固定，軸向不竄動(dòng)。

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(jī)、溢流閥、調(diào)速閥、手動(dòng)閥、電磁閥等，各閥之間的控制與配合動(dòng)作。

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(hào)燈、按鈕、繼電器等元器件組成控制回路，可實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的各種功能，其工作過(guò)程按預(yù)定的程序?qū)崿F(xiàn)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變靠轉(zhuǎn)換信號(hào)、指令信號(hào)和行程開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)PLC邏輯運(yùn)算，再轉(zhuǎn)化為控制電磁閥和電機(jī)的動(dòng)作信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的PLC控制。全關(guān)行程開(kāi)關(guān)與全開(kāi)行程開(kāi)關(guān)，通過(guò)PLC程序控制油泵電機(jī)和電磁閥實(shí)現(xiàn)液控蝶閥開(kāi)（關(guān)）閥功能，構(gòu)成了一個(gè)簡(jiǎn)單的閉環(huán)系統(tǒng)，其中全開(kāi)（關(guān)）行程開(kāi)關(guān)作為判斷閥門(mén)是否開(kāi)（關(guān)）到位的反饋元件，15°行程開(kāi)關(guān)和75°行程開(kāi)關(guān)通過(guò)PLC程序控制循環(huán)水泵的聯(lián)鎖啟停功能。

（1）開(kāi)閥

開(kāi)閥運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)得電后轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，電能轉(zhuǎn)換成液壓能，液壓油經(jīng)濾網(wǎng)、油泵、調(diào)速閥、高壓膠管、單向閥進(jìn)入液壓油缸，推動(dòng)油缸活塞移動(dòng)，油缸活塞帶動(dòng)與之相連接的連接頭使重錘升起，同時(shí)帶動(dòng)閥軸克服重力矩轉(zhuǎn)動(dòng)使蝶板打開(kāi)。液控蝶閥全開(kāi)后，油泵電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)向蓄能裝置充油，直到蓄能裝置（系統(tǒng)）中液壓油壓力達(dá)到保壓壓力上限值時(shí)，油泵電機(jī)的程序開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使油泵電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）正常關(guān)閥

關(guān)閥分為快關(guān)和慢關(guān)兩個(gè)階段。工作重錘可沿?fù)u桿軸方向來(lái)回調(diào)節(jié)位置，從而調(diào)節(jié)重錘矩的大小。重錘的作用是當(dāng)介質(zhì)剛開(kāi)始倒流時(shí)，利用重錘力矩帶動(dòng)蝶板關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)按預(yù)先調(diào)定的快、慢關(guān)閥程序。當(dāng)液控蝶閥接到關(guān)閥信號(hào)后，電磁閥動(dòng)作使油缸泄油，閥瓣在重錘的作用下，立刻向關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)，在內(nèi)部緩沖缸的作用下，實(shí)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(jī)組的倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

（3）事故關(guān)閥

當(dāng)電網(wǎng)突然失電或發(fā)生突然事故，需要緊急關(guān)閥時(shí)，電磁閥動(dòng)作使油缸泄油，利用重錘力矩和水擊力矩帶動(dòng)蝶板關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)按預(yù)先調(diào)定的快、慢關(guān)閥程序。關(guān)閥程序與正常關(guān)閥時(shí)預(yù)先設(shè)定的關(guān)閥程序相同。

2 調(diào)試技術(shù)要點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)檢查

系統(tǒng)調(diào)試前，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)做檢查準(zhǔn)備工作。（1）按照設(shè)備技術(shù)資料，檢查設(shè)備機(jī)、電、液之間的電氣接線、油管連接是否正確，檢查電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是否正確。（2）檢查油箱油位是否正常。（3）根據(jù)液壓原理圖，核對(duì)各控制閥位置狀態(tài)是否正確，如串聯(lián)手動(dòng)閥應(yīng)全開(kāi)，并聯(lián)手動(dòng)閥應(yīng)關(guān)緊。根據(jù)電氣原理圖，核對(duì)各開(kāi)關(guān)是否處于正確位置。

2.2 靜態(tài)調(diào)試

靜態(tài)調(diào)試的主要調(diào)整項(xiàng)目。（1）開(kāi)閥時(shí)間。（2）關(guān)閥時(shí)間。（3）快慢關(guān)閥角度。（4）溢流閥整定。（5）行程開(kāi)關(guān)校正。（6）PLC程序設(shè)定。時(shí)間和角度的調(diào)整，主要依據(jù)以消除水錘效果為最優(yōu)進(jìn)行調(diào)整，一般設(shè)定慢關(guān)時(shí)間為快關(guān)時(shí)間的4～5倍，快關(guān)角度為慢關(guān)角度的3～4倍。具體調(diào)整方法可參考廠家說(shuō)明書(shū)。待以上項(xiàng)目調(diào)整完畢后，將循環(huán)水泵電機(jī)送到試驗(yàn)位，靜態(tài)驗(yàn)證蝶閥開(kāi)關(guān)和循環(huán)水泵聯(lián)鎖啟停邏輯，以及各開(kāi)關(guān)行程信號(hào)是否正確，同時(shí)模擬事故（失電）時(shí)蝶閥和水泵動(dòng)作情況。蝶閥的行程開(kāi)關(guān)校正完畢后應(yīng)鎖緊，并定期抹油，防止卡澀現(xiàn)象和海水的腐蝕。

2.3 動(dòng)態(tài)調(diào)試

帶負(fù)荷試運(yùn)行前，系統(tǒng)管道內(nèi)應(yīng)先注水，排出管道內(nèi)的大部分空氣。多次啟停水泵機(jī)組，注意觀察泵閥聯(lián)動(dòng)情況。在開(kāi)閥過(guò)程中，閥前、閥后壓力變化比較平穩(wěn)，全開(kāi)后，壓力值基本接近。在蝶閥關(guān)閉過(guò)程中，閥后的壓力升值不高，并在允許的范圍內(nèi)，水泵不反轉(zhuǎn)。水泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)，應(yīng)對(duì)蝶閥全開(kāi)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，該燈應(yīng)一直亮起，保證蝶閥在全開(kāi)狀態(tài)下運(yùn)行。

3 常見(jiàn)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(jī)過(guò)載、電機(jī)頻繁啟動(dòng)補(bǔ)油或燒毀電機(jī)，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：（1）系統(tǒng)漏油。（2）溢流閥故障。

（3）油中含空氣。（4）閥門(mén)未關(guān)。

3.2 蝶閥拒動(dòng)

試運(yùn)行期間，在循環(huán)水泵順停的過(guò)程中，多次發(fā)現(xiàn)蝶閥拒動(dòng)，當(dāng)順停指令發(fā)出后，蝶閥首先應(yīng)快關(guān)，關(guān)閉至75°后，由行程開(kāi)關(guān)信號(hào)聯(lián)鎖停泵，但就地檢查發(fā)現(xiàn)，蝶閥實(shí)際未動(dòng)作?！斑h(yuǎn)方”單獨(dú)操作時(shí)，無(wú)法關(guān)閉出口蝶閥?！熬偷亍辈僮鲿r(shí)，手動(dòng)卸荷，蝶閥還是不能關(guān)閉，僅微動(dòng)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(yùn)循環(huán)水泵，借助外力才將蝶閥關(guān)閉。首先檢查了系統(tǒng)油壓和各閥的控制狀態(tài)，無(wú)異常發(fā)現(xiàn)，但故障仍然存在，初步判斷為蝶閥機(jī)械卡澀導(dǎo)致無(wú)法關(guān)閉。經(jīng)就地檢查并分析，發(fā)現(xiàn)管道的地基下沉嚴(yán)重，且調(diào)試階段的頻繁啟停，對(duì)閥門(mén)及管道的振動(dòng)較大，以至使液壓缸的位置發(fā)生偏移。經(jīng)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(mén)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(dòng)。同時(shí)，活塞桿和密封圈在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生磨損，造成蝶閥的主密封泄漏。經(jīng)增加管道支架，減少了管道的振動(dòng)，并更換液壓缸及銅套，重新安裝調(diào)試后，蝶閥動(dòng)作恢復(fù)正常。

3.3 蝶閥的誤動(dòng)作

為了保證蝶閥運(yùn)行的可靠性，避免因電源誤斷電引起蝶閥關(guān)閉聯(lián)動(dòng)跳泵，經(jīng)與廠家協(xié)商，將電磁閥改為反作用型，即指在蝶閥開(kāi)啟時(shí)，電磁閥不帶電，當(dāng)電磁閥得電時(shí)，蝶閥關(guān)閉。同時(shí)，在運(yùn)行過(guò)程中，確保雙路電源對(duì)液控蝶閥的供電，保證蝶閥的穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

液控緩閉蝶閥作為循環(huán)水泵出口的控制設(shè)備，以其流阻系數(shù)小，閥門(mén)開(kāi)關(guān)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(zhuǎn)，保證水泵和管路的安全運(yùn)行，是壓力供水管路安全防護(hù)必不可少的設(shè)備。液控蝶閥的故障因素雖然復(fù)雜，但在調(diào)試前熟悉液控蝶閥的工作原理和運(yùn)行過(guò)程，掌握常用分析方法，善于總結(jié)機(jī)、電、液系統(tǒng)的故障類型特點(diǎn)，就較易分析出液控蝶閥的故障原因，提出相應(yīng)的處理對(duì)策。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮愛(ài)華.循環(huán)水液控蝶閥振動(dòng)原因及防止[ J ]. 科技資訊雜志，2012，13（40-43）

[2]曾柳清.循環(huán)水泵程啟失敗后液控蝶閥異常開(kāi)啟故障分析[ J ].裝備應(yīng)用與研究，2014，11（25-28）

作者簡(jiǎn)介：

許成伍（1984），籍貫：甘肅省蘭州市，民族：漢，職稱：工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：熱能與動(dòng)力工程。