循环水液控蝶阀常见故障及原因分析

摘 要：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，近年来广泛应用于大型火力发电机组循环水系统。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。

关键词：液控蝶阀；故障处理

1 自动保压式液控蝶阀概述

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。

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號，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。

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。具体调整方法可参考厂家说明书。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：（1）系统漏油。（2）溢流阀故障。

（3）油中含空气。（4）阀门未关。

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

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。

4 结束语

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。

参考文献：

[1]冯爱华.循环水液控蝶阀振动原因及防止[ J ]. 科技资讯杂志，2012，13（40-43）

[2]曾柳清.循环水泵程启失败后液控蝶阀异常开启故障分析[ J ].装备应用与研究，2014，11（25-28）

作者简介：

许成伍（1984），籍贯：甘肃省兰州市，民族：汉，职称：工程师，学历：大学本科，研究方向：热能与动力工程。