循环水泵出口液控蝶阀调试时常见故障及处理

何冬辉，魏长宏，安 凯

（辽宁东科电力有限公司，辽宁沈阳110006）

循环水泵出口液控蝶阀调试时常见故障及处理

何冬辉，魏长宏，安 凯

（辽宁东科电力有限公司，辽宁沈阳110006）

自动保压重锤式液控蝶阀作为循环水系统的主控阀门和安全阀，既能消除水锤造成的危害，又可控制水泵的反转，起到保护机组及管网安全的作用。根据某电厂新建机组循环水系统配备的液控蝶阀的结构特点和工作原理，结合液控蝶阀在调试过程中发生的问题以及所积累的调试经验，综述了该类型蝶阀的调试要点，分析了在调试和运行过程中容易出现的故障和产生原因，由此提出相应的预防措施和处理对策，提高了液控蝶阀运行的稳定性和可靠性。

蝶阀；液压控制；调试；要点；故障；处理；对策；运行

0　概述

自动保压重锤式液控蝶阀既具有水泵出口电动闸阀的作用，又有止回阀的功能，即有一阀替代两阀的优点，可减少占地面积和降低投资成本，是电站循环水系统截断或接通介质的理想设备［1］。液控蝶阀是根据启、停泵的水力过渡过程理论［2］，按预先设定程序，分阶段按角度实现开、关动作。阀门开启后，液压系统自动保压，使重锤不下降，蝶板不抖动。关闭时，按预定的时间和角度，分快、慢两阶段关闭。因此，液控蝶阀对防止水泵倒转，抑制和消除水压波动及水锤产生具有良好的效果［3］，可起到保护机组及管网安全的作用。现根据液控蝶阀结构及工作原理，针对性地列举了蝶阀的常见故障，分析了产生故障的原因，并提出了相应的处理措施。

1　自动保压式液控蝶阀概述［4］

1.1 机械系统

蝶阀的机械系统主要由驱动机构、阀体、蝶板、阀轴、轴封部件和阀轴定位部件等组成。驱动机构由固定在阀轴上的连接头、重锤、内外墙板和夹在两墙板中间用于驱动阀轴回转的液压油缸组成。驱动机构通过阀轴带动蝶板在90°范围内转动，由蝶板上实芯橡胶密封圈或金属密封圈与阀体上的不锈钢密封座接触形成密封。液压油缸在蝶阀开启过程中作工作油缸，在蝶阀关闭过程中作液力制动器，用以控制快、慢关的时间和角度。驱动机构的所有动作均由蝶阀电控箱和液压控制箱控制，并通过轴封部件与阀轴形成密封，确保管道中的介质不外漏。阀轴的位置通过阀轴定位部件调定，保证阀轴及蝶板位置固定，轴向不窜动。

1.2 液压系统

蝶阀的液压控制系统主要包括油泵、油泵电机、溢流阀、调速阀、手动阀、电磁阀等，各阀之间的控制与配合动作，如图1所示。

图1　液控蝶阀控制原理图

1.3 工作原理

蝶阀工作的主要部件为液压缸，采用可编程控制器、信号灯、按钮、继电器等元器件组成控制回路，可实现阀门的各种功能，其工作过程按预定的程序实现，运动状态的改变靠转换信号、指令信号和行程开关信号通过PLC逻辑运算，再转化为控制电磁阀和电机的动作信号，从而实现液压系统的PLC控制。全关行程开关与全开行程开关，通过PLC程序控制油泵电机和电磁阀实现液控蝶阀开（关）阀功能，构成了一个简单的闭环系统，其中全开（关）行程开关作为判断阀门是否开（关）到位的反馈元件，15°行程开关和75°行程开关通过PLC程序控制循环水泵的联锁启停功能。

（1）开阀

开阀运行时，电动机得电后转动。此时，电能转换成液压能，液压油经滤网、油泵、调速阀、高压胶管、单向阀进入液压油缸，推动油缸活塞移动，油缸活塞带动与之相连接的连接头使重锤升起，同时带动阀轴克服重力矩转动使蝶板打开。液控蝶阀全开后，油泵电机继续转动向蓄能装置充油，直到蓄能装置（系统）中液压油压力达到保压压力上限值时，油泵电机的程序开关动作，使油泵电机停止运转。

（2）正常关阀

关阀分为快关和慢关两个阶段。工作重锤可沿摇杆轴方向来回调节位置，从而调节重锤矩的大小。重锤的作用是当介质刚开始倒流时，利用重锤力矩带动蝶板关闭，实现按预先调定的快、慢关阀程序。当液控蝶阀接到关阀信号后，电磁阀动作使油缸泄油，阀瓣在重锤的作用下，立刻向关闭方向运动，在内部缓冲缸的作用下，实现第二阶段的缓闭，从而减小水锤压力，防止大量水流倒泄，减少或制止供水机组的倒转现象。

（3）事故关阀

当电网突然失电或发生突然事故，需要紧急关阀时，电磁阀动作使油缸泄油，利用重锤力矩和水击力矩带动蝶板关闭，实现按预先调定的快、慢关阀程序。关阀程序与正常关阀时预先设定的关阀程序相同。

（4）系统自动保压

为保证液控蝶阀液压系统长期稳定地工作，系统液压油压力远高于重锤举起所需的液压油压力，使重锤不至因液压油压力过低而下降。因此，在液压系统油路中并联1个弹簧式蓄能装置。一般情况下，蓄能装置油压力为液压系统保压压力，当系统出现微量内泄漏时，蓄能装置可向系统补油，当液压油压力下降到下限值（仍高于重锤举起所需油压力），蓄能装置的补油开关动作，油泵电机启动，将蓄能装置充油至上限值。系统完成补油后，油泵电机的控制开关动作，使油泵电机停止运转。

2　调试技术要点

2.1 系统检查

系统调试前，应对系统做检查准备工作。（1）按照设备技术资料，检查设备机、电、液之间的电气接线、油管连接是否正确，检查电机的旋转方向是否正确。（2）检查油箱油位是否正常。（3）根据液压原理图，核对各控制阀位置状态是否正确，如串联手动阀应全开，并联手动阀应关紧。根据电气原理图，核对各开关是否处于正确位置。

2.2 静态调试

静态调试的主要调整项目。（1）开阀时间。（2）关阀时间。（3）快慢关阀角度。（4）溢流阀整定。（5）行程开关校正。（6）PLC程序设定。时间和角度的调整，主要依据以消除水锤效果为最优进行调整，一般设定慢关时间为快关时间的4～5倍，快关角度为慢关角度的3～4倍［5］。具体调整方法可参考文献［4］。待以上项目调整完毕后，将循环水泵电机送到试验位，静态验证蝶阀开关和循环水泵联锁启停逻辑，以及各开关行程信号是否正确，同时模拟事故（失电）时蝶阀和水泵动作情况。蝶阀的行程开关校正完毕后应锁紧，并定期抹油，防止卡涩现象和海水的腐蚀。

2.3 动态调试

带负荷试运行前，系统管道内应先注水，排出管道内的大部分空气。多次启停水泵机组，注意观察泵阀联动情况。在开阀过程中，阀前、阀后压力变化比较平稳，全开后，压力值基本接近。在蝶阀关闭过程中，阀后的压力升值不高，并在允许的范围内，水泵不反转。水泵机组运行时，应对蝶阀全开信号进行监控，该灯应一直亮起，保证蝶阀在全开状态下运行。

3　常见故障分析与处理

3.1 油压异常

液压系统的油压异常，容易造成电机过载、电机频繁启动补油或烧毁电机，主要表现为油压不能升高或突然升高或不稳定，其主要原因有［6］：

（1）系统漏油

系统漏油可分为内漏和外漏，造成外漏的主要原因，是液压系统密封圈材质容易老化和缺乏维护。在检修时，应将容易老化的聚氨脂材质的密封件更换为耐油丁腈橡胶密封件。造成内漏的主要原因是油中含有杂质并积聚在各液压控制阀密封口上，杂质被挤压后，密封口被划伤，从而影响密封性。

（2）溢流阀故障

溢流阀的调整不当，调整压力偏高则油泵电机过载，过低则蓄能装置上行程撞块不能触动自动补油行程开关，使油泵电机不停机。此外，由于油质等原因，使溢流阀主阀芯卡死在开启或关闭位置，使系统油压升不高或突然升高。

（3）油中含空气

当油中混有空气，造成阀芯在阀体内移动不灵活，液压系统的压力将很不稳定。

（4）阀门未关

主要是并联手动阀未关紧、电磁阀未关或存在故障。电磁阀故障时，应先关闭串联手动阀，阀门若能开启，则应检查电磁阀电源及其阀内是否有杂物，O形密封圈是否损坏等［7］。

3.2 蝶阀拒动

试运行期间，在循环水泵顺停的过程中，多次发现蝶阀拒动，当顺停指令发出后，蝶阀首先应快关，关闭至75°后，由行程开关信号联锁停泵，但就地检查发现，蝶阀实际未动作。“远方”单独操作时，无法关闭出口蝶阀。“就地”操作时，手动卸荷，蝶阀还是不能关闭，仅微动一下，有卡涩现象。检查发现，蝶阀的主密封存在漏水现象。最终为了停运循环水泵，借助外力才将蝶阀关闭。首先检查了系统油压和各阀的控制状态，无异常发现，但故障仍然存在，初步判断为蝶阀机械卡涩导致无法关闭。经就地检查并分析，发现管道的地基下沉严重，且调试阶段的频繁启停，对阀门及管道的振动较大，以至使液压缸的位置发生偏移。经检修，活塞杆和缸体上的铜套已被挤变形，造成液压缸两端铰孔中心线与活塞杆中心线不垂直，即重力矩与阀轴不垂直。由于重力矩减小，若系统稍有附加阻力（如阀门密封面存在水垢、油压下降等），就容易出现活塞杆在油缸中卡涩，蝶阀拒动。同时，活塞杆和密封圈在运动中产生磨损，造成蝶阀的主密封泄漏。经增加管道支架，减少了管道的振动，并更换液压缸及铜套，重新安装调试后，蝶阀动作恢复正常。

3.3 蝶阀的误动作

在机组试运期间，因循环水泵房电气MCC的A段失电，导致循环水泵跳闸。循环水泵出口液控蝶阀的电源，虽有两路电源可以互相切换，但均取自循环水泵房MCC，而MCC的B段电源正在检修，没有投入使用。一旦控制液控蝶阀的电磁阀失电后，油缸就会卸压，蝶阀逐渐关闭离开开位。按控制逻辑的设定，当启动循环水泵后，50 s内，如果蝶阀不在开启位置，将引起循环水泵跳闸。另外，由于电磁阀采用的是正作用型电磁阀，即蝶阀在开启状态下，电磁阀常带电，当电磁阀失电时，蝶阀关闭。

为了保证蝶阀运行的可靠性，避免因电源误断电引起蝶阀关闭联动跳泵，经与厂家协商，将电磁阀改为反作用型，即指在蝶阀开启时，电磁阀不带电，当电磁阀得电时，蝶阀关闭。同时，在运行过程中，确保双路电源对液控蝶阀的供电，保证蝶阀的稳定运行。

3.4 PLC故障

在蝶阀控制中，PLC程序控制处于核心地位。为了能及时解除故障，首先应区分故障是全局性还是局部性的，找出故障点的大方向，再逐渐细化，找出具体故障点，应从几方面进行分析。

（1）根据显示盘的报警信息查找故障。PLC本身具有很强的自诊断能力，当PLC自身故障或外围设备故障时，PLC上具有的诊断指示功能的LED指示灯会发亮，可以迅速指明原因，确定故障部位，是维修人员排除故障的基本手段和方法。

（2）根据动作顺序进行故障诊断。自动控制动作是按照一定的顺序来完成的，通过观察系统的运动过程，找出故障时的异常情况，即可发现疑点，诊断出故障原因。例如蝶阀和水泵的联动顺序。

（3）根据PLC输入、输出状态诊断故障。在PLC控制系统中，输入、输出信号的传递是通过PLC的I/O模块实现的，因此，某些故障会在PLC 的I/O接口通道上反映出来，这个特点为故障诊断提供了方便。如果不是PLC系统本身的硬件故障，可不必查看程序和有关电路图，通过查询PLC的I/O接口状态，即可找出故障原因。因此，要熟悉控制对象的PLC的I/O通常状态和故障状态。

（4）通过PLC程序诊断故障。PLC控制系统出现的绝大部分故障，均可通过PLC程序检查出来。有些故障在屏幕上直接显示出原因，有些虽然在屏幕上有报警信息，但并没有直接反映出故障原因，还有些故障不产生报警信息，只是不执行某些动作。遇到后两种情况，跟踪PLC程序的运行是确诊故障的有效方法。对于简单故障，可根据PLC的显示信息，监视相关输人、输出及标志位的状态，跟踪程序的运行，而复杂的故障必须使用编程器来跟踪程序的运行。

4　结语

液控缓闭蝶阀作为循环水泵出口的控制设备，以其流阻系数小，阀门开关灵活、可靠，可防止事故断电后引起的水倒流、水锤冲击和高速逆转，保证水泵和管路的安全运行，是压力供水管路安全防护必不可少的设备。液控蝶阀的故障因素虽然复杂，但在调试前熟悉液控蝶阀的工作原理和运行过程，掌握常用分析方法，善于总结机、电、液系统的故障类型特点，就较易分析出液控蝶阀的故障原因，提出相应的处理对策。

［1］陈培兴，狄翠霞.自动保压重锤式液控蝶阀性能与故障关系分析［J］.机床与液压，2012，40（8）：97-99.

［2］蒋劲，赵红芳，张成波.火电厂循环水系统事故停泵过渡过程的仿真研究［J］.计算机仿真，2004，21（4）：129-131.

［3］秦石明.浅析泵站压力供水系统中的水锤与液控止回蝶阀的防控机理［J］.泵站设备，2004，（1）：123-125.

［4］长沙市阀门厂.希斯威系列KD741X（H）—V型自动保压式液控止回蝶阀产品说明书［D］.

［5］吴建华，魏茹生，赵海生.缓闭式蝶阀消除水锤效果仿真及试验研究［J］.系统仿真学报，2008，20（3）：586-592.

［6］陈培兴，俞海平.自动保压重锤式液控蝶阀故障分析［J］.机床与液压，2012，40（18）：134-136.

［7］高树伟，付建军，郝福虎.KD74X—6V型自动保压式液控蝶阀故障分析与处理［J］.内蒙古电力技术，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

何冬辉（1982-），男，毕业于大连理工学院，硕士，工程师，从事火电汽轮机的调试工作。