除氧器水位调节阀喘动原因分析及处理

韦洪刚　宋国富　张鹏

【摘 要】除氧器水位调节阀在进行易损件更换后的校验时，阀门在手动控制给定信号下TZID定位器供气压力表和控制信号输出压力表指针大幅波动，流量放大器间歇排气，阀位出现喘动。论文对此进行分析，并定位故障点为61H流量放大器密封面泄漏，供气压力与输出压力连通。通过更换新备件，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.

【关键词】TZID；61H Booster；阀门喘动；密封泄漏

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

【中图分类号】TM621 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）03-0170-02

1事件描述

在CPR1000機组某次大修中，除氧器水位调节阀完成易损件更换后进行校验时，发现在给定25%、50%、75%开度信号后，定位器气源压力表和输出压力表均存在大幅波动现象，同时伴随有明显的流量放大器（Booster）间歇式排气声音，真实阀位在指令开度附近喘动。

2 原因分析及处理

2.1 阀门功能及原理介绍

除氧器水位调节阀的控制信号，由实测水位与给定水位的偏差信号，经控制器运算后给出，通过改变阀门开度调整除氧器入口给水流量，保持除氧器水位在给定值。若出现阀门调节异常，除氧器水位低则将直接导致蒸发器主给水泵跳闸，除氧器水位高时导致除氧器隔离。

除氧器水位调节阀是双缸进气，带有失气保持功能的气动调节阀，采用TZID智能型定位器，调节阀的控制回路管线布置图如图1所示。下面将对仪控部件的功能逐一介绍。

①调节阀所使用的TZID智能定位器，是ABB公司生产的，广泛用于CPR1000机组常规岛的调节阀。TZID定位器内部可以分为三个部分，a IP及集成电路板，用于将接收到的4～20mA信号转换为气压控制信号输出；b操作面板，用来进行阀门参数调整和校验、设置定位器工作模式；c信号接线端子接收4～20mA控制信号，同时送出4～20mA阀位信号指示就地阀门开度。

TZID定位器阀门开度调节是一个闭环调节，TZID将接收到的4～20mA指令信号转换为数字信号，作为阀位给定值，与行程传感器实测阀位做比较，根据阀位偏差由定位器内部处理器自动计算给出气压控制信号。对于双缸阀门，I/P采用Y1/Y2双路输出的形式，Y1输出用于控制上缸进气压力，Y2输出用于控制下缸进气压力。当需要阀门开大时，Y2输出大于Y1输出气压信号，使得阀门下缸进气气压增加、进气量增大，阀门开大，同时阀位反馈信号增大，当阀位达到给定开度时，定位器处理器计算出的上下缸的控制信号偏差消失，Y1与Y2输出趋于稳定（考虑膜盒内弹簧作用，两者压力不完全一致）。反之亦然，当阀门需要关小时，Y1的输出气压信号大于Y2输出气压信号，使得阀门逐渐关小，当达到稳定阀位时，Y1与Y2输出又趋于稳定。

定位器背部装有反馈臂，安装时需要根据阀门的行程准确定位挂钩在反馈臂的位置，反馈臂上下行程在阀门全开和全关位置时应该在-28～+28度范围内，否则定位器无法进行自动校验。

②锁气器在气源压力正常时保持气路畅通，使得阀门上下缸能正常进气调节。当失去气源，供气压力降低至锁气器动作值时，切断通往阀门上下气缸的气路，使上下缸气压保持稳定，保持阀位不变。

③流量放大器，在保持定位器输出压力大小不变的同时放大流量，使得阀门控制响应速度加快，一般位于阀门控制的最后一级，除氧器水位调节阀使用的是爱默生61H型号。

④过滤减压阀为定位器、Booster等阀门部件提供适当压力的气源的同时，防止异物进入气动控制回路。

2.2 阀门喘动分析过程

根据2.1节的原理分析，除氧器水位调节阀控制主要有TZID 的I/P决定，Booster使阀门的响应速度加快，而锁气器主要用于失气保持。

因本次易损件更换时，定位器更换所用备件已经储存了近10年，存在备件库存年限较长导致TZID定位器的I/P输出波动的可能。为排除I/P故障，首先领取新备件更换了TZID定位器的I/P，异常现象仍存在，将新旧I/P备件拆解进行对比检查，两个备件的滑阀结构、密封面无明显异常；目视检查新I/P的密封垫片压痕较重，分析认为不会影响信号输出。

排除I/P异常后，将阀门至于手动控制模式，由TZID自带操作面板手动给定阀位信号在50%开度，发现操作面板实测阀位反馈信号在变化，阀位以约每秒1%的速度在缓慢增加，分析认为阀门下缸有额外的气压输入导致下缸进气量增加，阀门增大，故障点定位于定位器Y1输出到阀门下缸的Booster存在异常。

2.3 61H Booster故障机制

61H Booster在阀门控制中，起着保持控制气压不变，输出流量放大的作用，其原理如下图。信号气压从上部进入放大器压迫膜片A，推动金属架C向下移动，迫使滑阀阀塞向下移离开阀座（下阀），气源压力与BOOSTER输出端联通，直至P1=P2，气源被截止；当P1减小时，P2>P1，金属架向上移动与滑阀阀塞之间产生间隙（上阀），气室B中空气从排气口排出；随后滑阀阀塞在回座弹簧的作用下向上移动，减小与气流室接触面之间的间隙，进气减少，气室B中压力减小，直到P2=P1时达到平衡。小孔D与E相连通，使P1和P2相平衡。

根据61H Booster的工作原理，当滑阀阀塞与阀座的结合面密封性不好时，容易出现故障。当滑阀下阀密封面不严时，气源压力会源源不断地注入到BOOSTER的输出侧，Booster的B气腔压力P2>P1，推动金属架向上移动，导致Booster排气孔源源不断的排气。

本次调节阀故障现象，未出现Booster排气孔不断排气的现象，而是定位器气源压力指示表和输出压力指示表在Booster间歇排气时大幅波动，分析认为可能是Booster滑阀阀塞（下阀）的泄漏量较小，气源泄漏到气腔B的压力相对较小，使得P1/P2 可以通过平衡腔室D/E之间达到平衡。这时，来自定位器下缸输出的Y1信号被动增大，下缸Booster输出气压增大，下缸进气量增加，阀门阀位缓慢上涨。

由于TZID对于阀位反馈的响应较灵敏（TZID定位器的反应灵敏度与TZID死区设置有关，当阀位变化比指令信号超过调节死区时，定位器即有消除阀位偏差的动作），当阀位上涨超过死区设置值时，定位器下缸输出Y1就会减小，输出压力指示表指针减小，下缸Booster就会排气，由于滑阀阀塞密封不严导致气源管线与Booster输出连通，定位器气源压力指示表也跟随波动。

2.4 处理结果

在重新更换Booster备件之后，通过TZID 操作面板给定25%、50%、75%指令信号，61H Booster间歇排气的现象及定位器输出压力指示表波动未復现。

3 结论

对于使用TZID定位器和61H Booster的气动调节阀门，在遇到阀门喘动、Booster排气声音大时，需要检查定位器的I/P或61H Booster。对于双缸阀门，在检查的时候，可以遵循如下逻辑。

①如阀门主控操作时存在喘动现象，需要检查主控到阀门的指令信号，确认指令信号无明显波动。

②将TZID定位器置于手动模式，给定中间开度信号观察阀位变化情况；若阀位基本不变，则首先检查I/P。

③如确认I/P无异常，则检查61H Booster；在手动模式给定开度下，阀位发生变化，对于双缸阀门，上缸进气时阀门关，下缸进气阀门开，如阀门往开的方向变化，需要检查与下缸相连的Booster，反之需检查上缸相连Booster。