Ф100 m 辐流沉淀池排泥阀门改进措施

刘有来，任玉双，包文杰

（兰州城市供水（集团）有限公司，甘肃兰州 730060）

0 引言

兰州城市供水有限公司第一水厂目前拥有Ф100 m 辐流沉淀池18 座，主要作用是完成对黄河源水的沉淀处理，单池容量30 000 m3，额定产水量3600 m3/h。运行时黄河源水经一级泵站提升后，从沉淀池中央支柱上端流入池内，在向周边辐射流动的过程中，沉淀水经周边积水槽汇集后进入下一道工艺流程，泥砂在重力作用下漂移沉积在池底，由旋转桁架将池底积泥刮入池中心的集泥坑，在水流的冲压下，通过电动排泥阀的控制将泥水经DN600 排泥管排走（图1）。排泥系统电动排泥阀门的正常运行是沉淀池安全排泥的基本保证。

图1 Ф100 m 辐流沉淀池工艺流程示意

1 排泥阀门常见电气故障

（1）排泥阀门随机误动作。兰州城市供水有限公司先后将18 座沉淀池的排泥阀门全部更换为电动刀闸阀，初期运行时，排泥刀闸阀经常出现随机误动作故障。排泥阀电气控制原理如图2 所示，接线端子及以下部分由排泥阀电动执行器自带，端子以上部分为现场配置，H1—H5、SB1、SB2、SB3 均设置在集中操作控制室操作屏上，阀门电动执行器端子1—19 通过24 芯KVV22-500V-24×2.5 电缆与操作室操作屏上的端子对应连接。初期运行时经常随机遇到，按下开阀按钮SB1，阀门开始开启，但当阀门全开自动停止或在开启过程中按下停止按钮SB3 时，阀门在停止运行的瞬间开始向关闭的方向运行。同样当按下关阀按钮SB2，阀门关闭自动停止运行或在关闭的过程中按下停止按钮SB3时，阀门在停止运行的瞬间开始向开启的方向运行。

（2）排泥阀操作时不动作。阀门在使用过程中，经常遇到按下操作按钮时，阀门没有反应，不动作。

2 故障原因分析

（1）沉淀池安装的排泥电动刀闸阀的驱动装置为成套的阀门电动执行器，采用低电压、小电流进行控制。集中操作控制室与沉淀池的最近距离100 m，最远距离800 m，之间敷设的KVV22-500V-24×2.5 联接电缆担负着同时向阀门提供动力及控制电源。如图2 所示，当动力回路工作时，在控制回路端子15、16 及17处随后产生40 V 左右的感应电压，超过排泥阀们的启动电压，随机造成排泥阀门误动作。

图2 排泥阀电气控制原理

（2）排泥阀安装在地下排泥走廊中，环境潮湿，容易造成接线端子短路，导致排泥阀门误动作。

（3）KVV22-500V-24×2.5 控制电缆为独股多芯钢带铠装铜芯电缆，这种电缆虽能满足直埋的要求，但因线芯粗硬，与阀门电动执行器的接线孔连接较困难，闸门检修时要反复的拆接线头，将线缆头移出检修区域，检修完毕后要拉回重新接线，经过多次拆装移位后，电缆及各处接线端子容易受损，经常造成电气连接接触不良，引起阀门操作时不动作。

3 改进措施

（1）排泥阀电动装置加装中间继电器转换装置（图3）。KA1、KA2、KA3 为AC 220 V 中间继电器，安装在阀门附近的专设防水接线盒内构成中间转换装置。操作室内按钮SB1、SB2、SB3 通过24 芯电缆分别向KA1、KA2、KA3 的线圈提供AC 220 V 电源，KA1、KA2、KA3 线圈的公用线通过24 芯电缆与操作室零线联接；KA1、KA2、KA3 的常开触点一侧分别与执行器内15、16、17 号端子联接，公用线与执行器内19 号端子联接。当按下SB1 按钮时KA1 线圈带电工作，其常开触点闭合，执行器15、19 号端子瞬间接通，阀门开始开启，KA2、KA3 线圈上虽有一定的感应电压，但远远低于其工作电压，执行器不会动作；同理当按下SB2 按钮时KA2 线圈带电工作，其常开触点闭合，执行器16、19 号端子瞬间接通，阀门开始关闭，KA1、KA3 不会动作；当按下SB3 按钮时KA3 线圈带电工作，其常开触点闭合，执行器17、19 号端子瞬间接通，阀门停止工作，KA1、KA2 不会动作。

图3 排泥阀电动装置加装中间继电器原理

（2）排泥阀电动装置加装电压转换模板（图4）。电压转换模块安装在阀门原电动执行器上，操作室内指示灯及按钮SB1、SB2、SB3 通过24 芯电缆分别与电压转换模块上的相应端子联接。当按下SB1 按钮时，阀门开始开启，SB2、SB3 下侧虽有一定的感应电压，但远远低于电压转换模块工作电压，执行器不会动作。同理当按下SB2 或SB3 按钮时，阀门开始关闭或停止，执行器都不会动作。

图4 排泥阀电动装置加装电压转换原理

以上两种改进措施，操作室按钮在接线时，充分利用原有24 芯电缆的备用芯，不再专门敷设新的线缆，通过控制中间转换装置或电压转换模块实现阀门电动执行器的开、关、停功能，有效防止了电动排泥阀的误动作故障。

（3）加装防水中间过渡接线箱如图5 所示，选用具有防水功能的配套航空插座，实现阀门控制电缆与电动执行器的快速连接与脱离。①制作一个中间过渡接线箱，接线箱外壳安装固定航空插座，箱内布置的接线端子排，一头通过软件与固定在接线箱外壳的航空插座对应针脚焊接联接，一头与24 芯电缆接头对应连接，所有焊点及线缆穿箱处都做防水密封处理；②航空插座要根据电动执行器电缆穿线孔的孔径、针脚数大于或等于电缆芯数、容量满足电气要求的原则选择，将电动装置内部接线端子通过软线焊接引至航空插座上，将航空插座按防水要求固定在电动装置外壳穿线孔上；③将两个与航空插座相配套的航空插头用软线将对应针脚焊接联接，用专用密封材料及蛇皮管做好防水与保护。阀门电动执行器与中间过渡防水接线箱之间用两头带有航空插头的软线连接或脱离。阀门检修时，只需操作带航空插头的软线，不再拆装和移位24 芯线缆，实现控制电缆与排泥阀执行器之间的电气快速连接或脱离，减轻检修接线工作量，避免多次接拆线给接线端子及线缆头的带来的损伤，有效防止接线头损伤与电气接触不良造成的排泥阀不动作故障。

图5 排泥阀电动装置加装防水分接箱

（4）在加装的中间过渡接线箱中增设加热除潮装置，消除潮湿环境造成的电动排泥阀误运作故障。

4 结束语

通过以上改进措施，在不另外增加屏蔽电缆及施工工作量的情况下，有效防止潮湿环境下因感应电压造成的排泥阀门的误动作，减少因频繁接线造成接线头损伤或接触不良引起的排泥阀不动作故障，实现220/380 V 电压对排泥刀闸阀的远程与现场的安全操作与控制，降低操作工人的劳动强度，减小检修接线工作量，有效预防因排泥阀门故障而造成大量的生产水浪费，保证沉淀池的安全运行。