自动保压式液控蝶阀常见控制故障分析

    1 概述

    某电厂4×300MW机组循环水泵采用的是由长沙水泵厂生产的64LKXA-12（14.5）型号混流泵，出口蝶阀采用的是自动保压式液控蝶阀。在汽机辅助设备中，液控蝶阀的故障较为常见。

    循环水泵出口蝶阀是翻板式蝶阀，垂直90°为全关状态，水平0°为全开状态。关闭时，依靠一个重锤的自重来驱动；打开时，依靠高压油顶起重锤下的油动机内活塞克服重锤的自重来开启。

    2 蝶阀的控制过程

    该液压控制蝶阀的电气控制原理如图1所示。

图1 液控蝶阀电气控制原理

    2.1 开阀

    当DCS（分散控制系统）发出开阀指令时，PLC输入点X1接通。在PLC程序的控制下，油泵电机启动，建立高压油，压力油进入油缸，阀门开启。当阀门开启到15°时，行程开关SQ3动作，此时，联锁循环水泵启动，同时锁定电磁阀动作，油泵停止，蝶阀保持在当前位置3s。当DL1接点闭合时，PLC接收到循泵已运行的信号，蝶阀继续开启至全开位置。随后蓄能器充油至额定值撞动行程开关SQ6，使油泵电机停止。

    2.2 关阀

    当DCS发出关阀指令时，PLC输入点X3接通，此时，泄油电磁阀带电，油缸中的油压泄去，阀门关闭。当阀门关至75°时，行程开关SQ4动作， 联停循泵。当DL2水泵停止信号接通时，蝶阀继续关至全关。

    2.3 报警信号

    蝶阀故障报警信号主要有：

    （1）开超—油泵运行120s后全开信号未到；

    （2）关超—关指令发出120s后全关信号未到；

    （3）开不动—DCS发出开指令10s后关反馈未消失；

    （4）关不动—DCS发出关指令3s后开反馈未消失；

    （5）阀门状态异常时，开阀状态下开信号消失；

    （6）电机过载时，油泵电动机的热过载继电器动作。

    3 常见机械及控制故障及其处理方法

    3.1 蝶阀关不动

    （1）泄油电磁阀卡涩。该电磁阀为直动式，电磁阀铁芯长期处于潮湿的环境中容易生锈卡涩。遇到这种情况首先应保证电磁阀端部密封完好，然后可以在铁芯表面涂一层薄薄的黄油，以起到延缓腐蚀的作用。

    （2）蝶阀机械部分卡涩，泄压后蝶阀卡住不动。遇到这种情况首先应检查油动机活动部件是否有卡涩现象，如插销滑出，油动机输出轴与阀壳摩擦等，然后再排查阀门本体是否发生了卡涩。

    3.2 蝶阀开不动

    （1）油泵不起压。这种情况通常是由油泵损坏或电机热偶保护动作引起的，应更换油泵或检查电机回路。

    （2）PLC没有接收到开阀指令。这种情况通常是由就地控制箱内接线出现脱落或者接触不良引起的。柜内接线不规范就容易造成此类故障。

    3.3 蝶阀开超

    （1）全开行程开关调整不当或者是行程开关触点故障。遇到这种情况应调整或更换行程开关。循环水泵设计有运行60s后蝶阀全开信号未到联锁跳闸保护，此时应特别注意行程开关的质量以及拐臂角度。

    （2）油压偏低。遇到这种情况应检查液压回路是否有泄漏。在蝶阀开启过程中，油压应在8～10MPa范围内，油压过低会造成蝶阀开启缓慢。 

    3.4 蝶阀状态异常

    在蝶阀全开状态下，如果全开行程开关触点闭合（行程开关接常闭触点），PLC会发出状态异常报警。这种情况大多是由全开行程开关故障引起的。蝶阀大多都安装在地坑中，环境潮湿，导致行程开关触点很容易发生短路故障。检修维护时要保证行程开关及中间接线端子箱防护完好，防止触点或端子受潮腐蚀损坏或者进水短路。为防止地坑中的积水突然增多时排水泵来不及排水，需要安装1个超声波液位计，将地坑液位远传至DCS上显示，并做高报警，这样才能在第一时间发现异常，及早采取措施。

    3.5 蝶阀关过程中又开启

    这个故障与液控蝶阀的控制逻辑有关，液控蝶阀启停指令常见的控制逻辑如图2所示。

图2 蝶阀开关指令逻辑

    当蝶阀没有关到75°时，循泵还在运行状态，此时如果液控蝶阀故障信号发生“0-1-0”的变化，蝶阀开指令条件满足，又会触发开阀指令。这种情况一般在关阀指令启动后不久发生，故障信号一般是PLC瞬间发出“关不动”报警，蝶阀再向下关时报警信号消失。“蝶阀故障”信号是一个综合信号，它的发出并不表示蝶阀已经无法操作，因此不适宜用作开关指令判断。可通过取消蝶阀故障报警判断条件，只做报警显示的方法进行改进。同时，为了及时发现蝶阀控制回路异常，可以把“油站运行”信号远传至DCS，做“油站运行超时”报警。