循環水液控蝶閥常見故障及原因分析

摘 要：自動保壓重錘式液控蝶閥既具有水泵出口電動閘閥的作用，又有止回閥的功能，即有一閥替代兩閥的優點，可減少占地面積和降低投資成本，近年來廣泛應用于大型火力發電機組循環水系統。現根據液控蝶閥結構及工作原理，針對性地列舉了蝶閥的常見故障，分析了產生故障的原因，并提出了相應的處理措施。

關鍵詞：液控蝶閥；故障處理

1 自動保壓式液控蝶閥概述

1.1 機械系統

蝶閥的機械系統主要由驅動機構、閥體、蝶板、閥軸、軸封部件和閥軸定位部件等組成。驅動機構由固定在閥軸上的連接頭、重錘、內外墻板和夾在兩墻板中間用于驅動閥軸回轉的液壓油缸組成。驅動機構通過閥軸帶動蝶板在90°范圍內轉動，由蝶板上實芯橡膠密封圈或金屬密封圈與閥體上的不銹鋼密封座接觸形成密封。液壓油缸在蝶閥開啟過程中作工作油缸，在蝶閥關閉過程中作液力制動器，用以控制快、慢關的時間和角度。驅動機構的所有動作均由蝶閥電控箱和液壓控制箱控制，并通過軸封部件與閥軸形成密封，確保管道中的介質不外漏。閥軸的位置通過閥軸定位部件調定，保證閥軸及蝶板位置固定，軸向不竄動。

1.2 液壓系統

蝶閥的液壓控制系統主要包括油泵、油泵電機、溢流閥、調速閥、手動閥、電磁閥等，各閥之間的控制與配合動作。

1.3 工作原理

蝶閥工作的主要部件為液壓缸，采用可編程控制器、信號燈、按鈕、繼電器等元器件組成控制回路，可實現閥門的各種功能，其工作過程按預定的程序實現，運動狀態的改變靠轉換信號、指令信號和行程開關信號通過PLC邏輯運算，再轉化為控制電磁閥和電機的動作信號，從而實現液壓系統的PLC控制。全關行程開關與全開行程開關，通過PLC程序控制油泵電機和電磁閥實現液控蝶閥開（關）閥功能，構成了一個簡單的閉環系統，其中全開（關）行程開關作為判斷閥門是否開（關）到位的反饋元件，15°行程開關和75°行程開關通過PLC程序控制循環水泵的聯鎖啟停功能。

（1）開閥

開閥運行時，電動機得電后轉動。此時，電能轉換成液壓能，液壓油經濾網、油泵、調速閥、高壓膠管、單向閥進入液壓油缸，推動油缸活塞移動，油缸活塞帶動與之相連接的連接頭使重錘升起，同時帶動閥軸克服重力矩轉動使蝶板打開。液控蝶閥全開后，油泵電機繼續轉動向蓄能裝置充油，直到蓄能裝置（系統）中液壓油壓力達到保壓壓力上限值時，油泵電機的程序開關動作，使油泵電機停止運轉。

（2）正常關閥

關閥分為快關和慢關兩個階段。工作重錘可沿搖桿軸方向來回調節位置，從而調節重錘矩的大小。重錘的作用是當介質剛開始倒流時，利用重錘力矩帶動蝶板關閉，實現按預先調定的快、慢關閥程序。當液控蝶閥接到關閥信號后，電磁閥動作使油缸泄油，閥瓣在重錘的作用下，立刻向關閉方向運動，在內部緩沖缸的作用下，實現第二階段的緩閉，從而減小水錘壓力，防止大量水流倒泄，減少或制止供水機組的倒轉現象。

（3）事故關閥

當電網突然失電或發生突然事故，需要緊急關閥時，電磁閥動作使油缸泄油，利用重錘力矩和水擊力矩帶動蝶板關閉，實現按預先調定的快、慢關閥程序。關閥程序與正常關閥時預先設定的關閥程序相同。

2 調試技術要點

2.1 系統檢查

系統調試前，應對系統做檢查準備工作。（1）按照設備技術資料，檢查設備機、電、液之間的電氣接線、油管連接是否正確，檢查電機的旋轉方向是否正確。（2）檢查油箱油位是否正常。（3）根據液壓原理圖，核對各控制閥位置狀態是否正確，如串聯手動閥應全開，并聯手動閥應關緊。根據電氣原理圖，核對各開關是否處于正確位置。

2.2 靜態調試

靜態調試的主要調整項目。（1）開閥時間。（2）關閥時間。（3）快慢關閥角度。（4）溢流閥整定。（5）行程開關校正。（6）PLC程序設定。時間和角度的調整，主要依據以消除水錘效果為最優進行調整，一般設定慢關時間為快關時間的4～5倍，快關角度為慢關角度的3～4倍。具體調整方法可參考廠家說明書。待以上項目調整完畢后，將循環水泵電機送到試驗位，靜態驗證蝶閥開關和循環水泵聯鎖啟停邏輯，以及各開關行程信號是否正確，同時模擬事故（失電）時蝶閥和水泵動作情況。蝶閥的行程開關校正完畢后應鎖緊，并定期抹油，防止卡澀現象和海水的腐蝕。

2.3 動態調試

帶負荷試運行前，系統管道內應先注水，排出管道內的大部分空氣。多次啟停水泵機組，注意觀察泵閥聯動情況。在開閥過程中，閥前、閥后壓力變化比較平穩，全開后，壓力值基本接近。在蝶閥關閉過程中，閥后的壓力升值不高，并在允許的范圍內，水泵不反轉。水泵機組運行時，應對蝶閥全開信號進行監控，該燈應一直亮起，保證蝶閥在全開狀態下運行。

3 常見故障分析與處理

3.1 油壓異常

液壓系統的油壓異常，容易造成電機過載、電機頻繁啟動補油或燒毀電機，主要表現為油壓不能升高或突然升高或不穩定，其主要原因有：（1）系統漏油。（2）溢流閥故障。

（3）油中含空氣。（4）閥門未關。

3.2 蝶閥拒動

試運行期間，在循環水泵順停的過程中，多次發現蝶閥拒動，當順停指令發出后，蝶閥首先應快關，關閉至75°后，由行程開關信號聯鎖停泵，但就地檢查發現，蝶閥實際未動作。“遠方”單獨操作時，無法關閉出口蝶閥。“就地”操作時，手動卸荷，蝶閥還是不能關閉，僅微動一下，有卡澀現象。檢查發現，蝶閥的主密封存在漏水現象。最終為了停運循環水泵，借助外力才將蝶閥關閉。首先檢查了系統油壓和各閥的控制狀態，無異常發現，但故障仍然存在，初步判斷為蝶閥機械卡澀導致無法關閉。經就地檢查并分析，發現管道的地基下沉嚴重，且調試階段的頻繁啟停，對閥門及管道的振動較大，以至使液壓缸的位置發生偏移。經檢修，活塞桿和缸體上的銅套已被擠變形，造成液壓缸兩端鉸孔中心線與活塞桿中心線不垂直，即重力矩與閥軸不垂直。由于重力矩減小，若系統稍有附加阻力（如閥門密封面存在水垢、油壓下降等），就容易出現活塞桿在油缸中卡澀，蝶閥拒動。同時，活塞桿和密封圈在運動中產生磨損，造成蝶閥的主密封泄漏。經增加管道支架，減少了管道的振動，并更換液壓缸及銅套，重新安裝調試后，蝶閥動作恢復正常。

3.3 蝶閥的誤動作

為了保證蝶閥運行的可靠性，避免因電源誤斷電引起蝶閥關閉聯動跳泵，經與廠家協商，將電磁閥改為反作用型，即指在蝶閥開啟時，電磁閥不帶電，當電磁閥得電時，蝶閥關閉。同時，在運行過程中，確保雙路電源對液控蝶閥的供電，保證蝶閥的穩定運行。

4 結束語

液控緩閉蝶閥作為循環水泵出口的控制設備，以其流阻系數小，閥門開關靈活、可靠，可防止事故斷電后引起的水倒流、水錘沖擊和高速逆轉，保證水泵和管路的安全運行，是壓力供水管路安全防護必不可少的設備。液控蝶閥的故障因素雖然復雜，但在調試前熟悉液控蝶閥的工作原理和運行過程，掌握常用分析方法，善于總結機、電、液系統的故障類型特點，就較易分析出液控蝶閥的故障原因，提出相應的處理對策。

參考文獻：

[1]馮愛華.循環水液控蝶閥振動原因及防止[ J ]. 科技資訊雜志，2012，13（40-43）

[2]曾柳清.循環水泵程啟失敗后液控蝶閥異常開啟故障分析[ J ].裝備應用與研究，2014，11（25-28）

作者簡介：

許成伍（1984），籍貫：甘肅省蘭州市，民族：漢，職稱：工程師，學歷：大學本科，研究方向：熱能與動力工程。