循環泵液控蝶閥控制系統詳解及常見故障分析

高 婧，方聰聰

（天津國電津能熱電有限公司，天津 300000）

1 液壓原理說明

液壓工作原理見圖1。

圖1 液控蝶閥各種工作狀態

（1）蓄能器蓄能：啟動電機（3.1），油泵（4.1）運轉，液壓油經單向閥（6.1）向系統供油。此時1YV（12.1）、2YV（19.1）均失電，蝶閥處于關閉狀態。打開截止閥（7.1、7.2），油泵開始向蓄能器供油。當壓力升至17MPa時，壓力控制器（10.1）發出信號，電機停止運行，油泵停止工作，蓄能器蓄能完畢。

（2）開閥過程：1YV（12.1）、2YV（19.1）分別得電換向閥換向，壓力油經插裝閥（13.1、13.2）進入油缸無桿腔，推動活塞運行，蝶閥開啟實現開閥。有桿腔液壓油經節流閥（18.1）換向閥（19.1）流回油箱。調節節流閥（18.1）可得到不同的開閥時間。當閥門處于全開位置后，2YV失電（19.1），此時系統處于保壓狀態，液控蝶閥處于全開位置。

（3）開閥狀態下蓄能器蓄能：當因系統內泄壓降至14.5MPa時，壓力控制器（10.1）低下限控制點接通，發出啟動電機信號，油泵向蓄能器補充壓力油至17MPa后，壓力控制器上限控制點接通，發出信號，使電機停止運轉。蓄能器蓄能完畢。

（4）關閥過程：1YV（12.1）失電，蓄能器內壓力油經插裝閥（13.1）進入油缸有桿腔，將閥門迅速關閉，無桿腔內的液壓油經插裝閥（13.3）流回油箱。時間及快慢關角度要求可通過關閥油缸尾部調節機構進行調節。此時閥門完全關閉。

2 PLC程序解析

天津國電津能熱電有限公司循環泵液控蝶閥就地控制系統的核心元件是羅克韋爾PLC，其程序控制如圖2所示。

0000.將液控蝶閥控制箱上遠方、就地轉換開關打到遠方位置，PLC輸入INO變位，則進入聯控狀態。

0001.將液控蝶閥控制箱上遠方、就地轉換開關打到就地位置，PLC輸入IN1變位，則進入就地控制狀態。

0002.當壓力控制器壓力上限控制點接通時，PLC輸入IN12變位，直到壓力控制器壓力下限控制點接通之前壓力高狀態自保持。

圖2 液控蝶閥程序控制示意

0003.當壓力控制器壓力下限控制點接通時，PLC輸入IN13變位，此時退出壓力高狀態，進入壓力低狀態后瞬間退出壓力低狀態。

0004.當油泵電機啟動旋鈕打到允許啟動位時，PLC輸入IN3變位，此時若沒有油泵電機過載信號（即PLC輸入IN2沒有發生變位），也沒有油泵運行超時報警信號，則油泵電機處于自動狀態，當壓力控制器壓力下限控制點接通時，油泵自動啟動；當壓力控制器壓力上限控制點接通時，油泵自動停止。

0005.當就地或遠方DCS按下開閥按鈕時，PLC輸入IN4變位，進入開閥狀態。

0006.當就地或遠方DCS按下關閥按鈕時，PLC輸入IN5變位，進入關閥狀態。

0007.當就地或遠方DCS按下停閥按鈕時，PLC輸入IN6變位，進入停閥狀態。

0008.在開閥狀態時，若沒有關閥或停閥命令，也沒有循環泵跳閘信號。且全開延時計時器未動作時，PLC輸出OUT6變位，中間繼電器6KA線圈吸合，連鎖電磁閥2YV上電并自保持。當有關閥或停閥命令或有循環泵跳閘信號或全開延時計時器動作其中之一時，電磁閥2YV失電。

0009.在開閥狀態或停閥狀態時，若沒有關閥命令，也沒有循環泵跳閘信號，則PLC輸出OUT5變位，中間繼電器5KA線圈吸合，連鎖電磁閥1YV上電并自保持。當有關閥命令或有循環泵跳閘信號其中之一時，電磁閥1YV失電。

PS：開閥時，1YV、2YV均上電，此時液控蝶閥打開；停閥時，1YV上電，2YV失電，此時液控蝶閥處于保壓狀態；關閥時，1YV、2YV均失電，此時液控蝶閥關閉。

0010.當循環泵發出跳閘信號時，PLC輸入IN11變位，進入循環泵跳閘狀態，1YV、2YV均失電，此時液控蝶閥關閉。

0011.在開閥或停閥過程中，且沒有閥門全開或閥門全關信號時，當液控蝶閥開度達到15°時，PLC輸入IN9變位，同時PLC輸出OUT7變位，中間繼電器7KA線圈吸合，向DCS發閥門開至15°信號，隨著液控蝶閥的開度增加，開15°信號消失。

0012.在關閥過程中，且沒有閥門全開或閥門全關信號時，當液控蝶閥開度達到15°時，PLC輸入IN9變位，同時PLC輸出OUT8變位，中間繼電器8KA線圈吸合，向DCS發閥門關至15°信號，隨著液控蝶閥的開度降低，關15°信號消失。

0013.當閥門達到全開狀態時，PLC輸入IN7變位，同時PLC輸出OUT1變位，中間繼電器1KA線圈吸合，液控蝶閥控制箱上閥門全開信號燈亮，并向DCS發閥門全開信號。與此同時，全開延時計時器（T4：0）開始計時，5s后，（轉到0008行）中間繼電器6KA線圈失電，2YV失電，進入停閥保壓狀態，閥門維持全開狀態。

0014.當閥門達到全關狀態時，PLC輸入IN8變位，同時PLC輸出OUT2變位，中間繼電器2KA線圈吸合，液控蝶閥控制箱上閥門全關信號燈亮，并向DCS發閥門全關信號。

0015.當發出過載保護動作信號時，或發油泵運行超時信號時，或者油壓達到壓力下限時油泵電機未自啟，或者油壓達到壓力上限時油泵電機未停止，均報電機過載故障，PLC輸出OUT4變位，中間繼電器4KA線圈吸合，液控蝶閥控制箱上電機過載信號燈亮，并向DCS發電機過載報警信號。

0016.開閥后，開閥超時計時器（T4：1）開始計時，計時120s以后開閥超時計時器動作。

0017.開閥超時計時器計時120s以后，若閥門全開信號沒有，表示閥門有故障，這時PLC輸出OUT3變位，中間繼電器3KA線圈吸合，蝶閥閥門故障指示燈亮，且向DCS發閥門故障報警信號。

0018.油泵電機啟動后油泵運行超時計時器（T4：2）開始計時，計時900s以后油泵運行超時計時器開始動作。

0019.油泵電機連續運行900s后，若既沒有開閥、關閥、停閥信號，也沒有循環泵跳閘信號，油泵運行超時信號則會一直自保持，（轉到第0015行），報電機過載故障，PLC輸出OUT4變位，中間繼電器4KA線圈吸合，液控蝶閥控制箱上電機過載信號燈亮，并向DCS發電機過載報警信號。只有開閥、關閥、停閥信號或循環泵跳閘信號發出后，才能復歸該故障報警信號。

注意事項如下：

（1）本液壓站設有一個壓力控制器：壓力控制器（10.1）上限調定點17MPa下限調定點14.5MP。溢流閥（5.1）調定值18MPa。

（2）本液壓站有2個蓄能器（型號：NXQ1-L25/31.5-H），充氮壓力P0=9MPa，其中1個工作，也可2個同時使用。

（3）為了提高液壓站的可靠性，液壓站還配有手動泵（即手動控制閥門開關裝置）。即1YV（12.1）、2YV（19.1）得電，啟用手動泵（21.1），使閥門開啟；1YV（12.1）、2YV（19.1）均失電，啟用手動泵使閥門關閉。

（4）截止閥（20.1）是供檢修液壓站時，放掉蓄能器內壓力油或測定蓄能器充氮壓力使用，在液壓站使用過程中必須將其關閉，以免影響液壓站的保壓性能。

（5）液壓站長期停止使用時，應關閉蓄能器下端的截止閥（7.1、7.2）保持蓄能器內油壓在充氣壓力以上。

（6）液壓站在使用過程中，若突然出現異常聲音，應立刻切斷電源，檢查原因后，方可投入運行。

3 液壓站一般故障的排除

表1為液壓站故障的5種缺陷。標記“*”的是近兩年發生過的實際缺陷。

表1 液壓站故障缺陷表

4 結束語

循環泵液控蝶閥系統是集合了電氣、熱控、汽機專業的復雜系統。蝶閥的運行直接影響循環泵的運行，是一個非常重要的設備。只有在掌握其運行原理的情況下，才能有效及時判斷蝶閥故障的原因及提高處理速度，才能在緊急情況下提出正確的應急措施。