開關(guān)型風(fēng)閥控制故障分析

魏紹帥，夏秀城

（中國(guó)核電工程有限公司 華東分公司 調(diào)試部，浙江 嘉興 314000）

0 引言

國(guó)內(nèi)某電廠汽輪機(jī)廠房通風(fēng)系統(tǒng)由組合式空調(diào)機(jī)組、蒸發(fā)式空氣處理機(jī)組、百葉窗系統(tǒng)、屋頂風(fēng)機(jī)等組成，負(fù)責(zé)汽輪機(jī)廠房?jī)?nèi)的溫度控制及重要房間的溫濕度控制。其中，組合式空調(diào)機(jī)組主要包含送風(fēng)機(jī)、回風(fēng)機(jī)、新風(fēng)閥、排風(fēng)閥、混風(fēng)閥、回風(fēng)閥和送風(fēng)閥。新風(fēng)閥、混風(fēng)閥、排風(fēng)閥為調(diào)節(jié)型風(fēng)閥，一般采用PID 控制其開度[1]。而回風(fēng)閥和送風(fēng)閥為開關(guān)型風(fēng)閥，用來聯(lián)鎖回風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)，在開啟回風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)前，必須先打開回風(fēng)閥和送風(fēng)閥。風(fēng)閥和風(fēng)機(jī)有兩種控制方式：一種是在就地控制柜的控制面板上，通過閥門的開/關(guān)按鈕（風(fēng)機(jī)的啟/停按鈕）對(duì)閥門（風(fēng)機(jī)）進(jìn)行控制；一種是在控制室操作員站的控制畫面上，點(diǎn)擊閥門的開啟/關(guān)閉按鈕（風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)/停止按鈕）進(jìn)行控制。兩種方式均可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)閥的開關(guān)和風(fēng)機(jī)的啟停[2]。

圖1 風(fēng)閥執(zhí)行器接線圖Fig.1 Wiring diagram of damper actuator

1 故障現(xiàn)象

在調(diào)試其中一臺(tái)組合式空調(diào)機(jī)組時(shí)，需驗(yàn)證其閥門在就地或控制室畫面可以正常操作。當(dāng)在控制室畫面發(fā)出打開送風(fēng)閥的控制指令后，送風(fēng)閥打開，而回風(fēng)閥也同時(shí)打開。

2 故障排查過程

組合式空調(diào)機(jī)組的控制設(shè)計(jì)思路[3]為：上位機(jī)→程控柜（含PLC 控制器）→就地控制柜→設(shè)備。組合式空調(diào)機(jī)組的控制邏輯均包含在程控柜的PLC 控制器中，就地控制柜內(nèi)無PLC 控制器。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)風(fēng)閥的控制邏輯排查后，確認(rèn)控制系統(tǒng)的組態(tài)邏輯與設(shè)計(jì)要求一致；對(duì)就地控制柜內(nèi)接線排查后，確認(rèn)風(fēng)閥相關(guān)接線與廠家圖紙一致，且線纜的連通性和絕緣性均符合要求。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行了重現(xiàn)：將就地控制柜打到就地控制，在就地控制柜的控制面板上分別單獨(dú)對(duì)送風(fēng)閥和回風(fēng)閥進(jìn)行開啟和關(guān)閉操作，送風(fēng)閥和回風(fēng)閥均能正常開啟和關(guān)閉；將就地控制柜打到遠(yuǎn)程控制后，在控制室畫面分別單獨(dú)對(duì)送風(fēng)閥和回風(fēng)閥進(jìn)行開啟和關(guān)閉操作，送風(fēng)閥和回風(fēng)閥均能正常開啟或關(guān)閉。

經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在就地控制柜的控制面板上，當(dāng)送風(fēng)閥和回風(fēng)閥的旋鈕均在“打開”位置時(shí)，在控制室畫面打開送風(fēng)閥，回風(fēng)閥會(huì)同時(shí)打開。

3 故障分析

通過上面的排查，可以將故障定位到就地控制柜內(nèi)部，在分析就地控制柜內(nèi)部接線前，先了解一下風(fēng)閥執(zhí)行器的工作原理。

3.1 風(fēng)閥執(zhí)行器

組合式空調(diào)機(jī)組調(diào)節(jié)型風(fēng)閥選用的是BELIMO 的非彈簧復(fù)位風(fēng)門執(zhí)行器，型號(hào)：NMU24。該型號(hào)的風(fēng)閥執(zhí)行器專為暖通系統(tǒng)內(nèi)的風(fēng)門控制而設(shè)計(jì)，扭矩10Nm，可驅(qū)動(dòng)約2m2的閥門，額定電壓為AC/DC 24V，控制方式：DC 0（2）-10V。其接線圖如圖1 所示。

圖2 風(fēng)閥執(zhí)行器接線原理圖Fig.2 Wiring schematic diagram of damper actuator

圖3 就地控制模式Fig.3 Local control mode

當(dāng)風(fēng)閥執(zhí)行器的3 端口有24VDC 或24VAC 電壓時(shí)，風(fēng)閥打開；當(dāng)風(fēng)閥執(zhí)行器的3 端口電壓為0 時(shí)，風(fēng)閥關(guān)閉。

3.2 就地控制柜接線分析

在本空調(diào)處理機(jī)組中，風(fēng)閥執(zhí)行器的供電由就地控制柜提供24VAC 供電，執(zhí)行器在就地控制柜內(nèi)的接線原理圖如圖2 所示。

當(dāng)繼電器605XR 或606XR 的觸點(diǎn)閉合時(shí)，風(fēng)閥執(zhí)行器動(dòng)作，閥門打開；當(dāng)繼電器605XR 或606XR 的觸點(diǎn)打開時(shí)，風(fēng)閥執(zhí)行器動(dòng)作，閥門關(guān)閉。

風(fēng)閥在就地控制模式下，就地控制柜內(nèi)的接線原理圖如圖3 所示。

就地控制柜在就地控制模式時(shí)，將送風(fēng)閥的旋鈕打到“打開”位置，原理圖中的旋鈕603CC 的觸點(diǎn)閉合，繼電器606XR 的線圈通電，圖2 中606XR 繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，風(fēng)閥執(zhí)行器的3 號(hào)端子有輸入電壓24VAC，送風(fēng)閥打開。將送風(fēng)閥的旋鈕打到“關(guān)閉”位置時(shí)，原理圖中旋鈕603CC 的觸點(diǎn)斷開，繼電器606XR 的線圈失電，圖2 中606XR 繼電器的常開觸點(diǎn)斷開，風(fēng)閥執(zhí)行器的3 號(hào)端子無輸入電壓，送風(fēng)閥關(guān)閉。

圖4 遠(yuǎn)程控制模式Fig.4 Remote control mode

就地控制柜在遠(yuǎn)程控制模式時(shí)，在控制室上位機(jī)畫面上點(diǎn)擊“打開”送風(fēng)閥，原理圖中的送風(fēng)閥遠(yuǎn)程控制框內(nèi)的常開點(diǎn)閉合，繼電器606XR 的線圈通電，圖2 中606XR繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，風(fēng)閥執(zhí)行器的3 號(hào)端子有輸入電壓24VAC，送風(fēng)閥打開。在控制室上位機(jī)畫面上點(diǎn)擊“關(guān)閉”送風(fēng)閥，原理圖中的回風(fēng)閥遠(yuǎn)程控制框內(nèi)的常開點(diǎn)斷開，繼電器606XR 的線圈失電，圖2 中606XR 繼電器的常開觸點(diǎn)斷開，風(fēng)閥執(zhí)行器的3 號(hào)端子無輸入電壓，送風(fēng)閥關(guān)閉。

3.3 就地控制柜控制故障分析

就地控制柜在“遠(yuǎn)程”控制模式下，且在控制面板上，送風(fēng)閥和回風(fēng)閥的旋鈕均在“打開”位置時(shí)，風(fēng)閥的控制原理圖如圖4 所示。

在控制室畫面打開送風(fēng)閥，圖4 中送風(fēng)閥遠(yuǎn)程控制框內(nèi)常開點(diǎn)閉合，繼電器606XR 的線圈得電，圖2 繼電器606XR 的常開觸點(diǎn)閉合，風(fēng)閥執(zhí)行器的3 號(hào)端子有輸入電壓24VAC，送風(fēng)閥打開。

由于就地控制柜上送風(fēng)閥和回風(fēng)閥的旋鈕均在“打開”位置，即旋鈕603CC 和602CC 的觸點(diǎn)均閉合，220VAC 供電通過送風(fēng)閥遠(yuǎn)程控制框內(nèi)閉合觸點(diǎn)后，經(jīng)過旋鈕603CC和602CC 的閉合觸點(diǎn)使繼電器605XR 的線圈得電，導(dǎo)致圖2 中的繼電器605XR 常開觸點(diǎn)閉合，回風(fēng)閥執(zhí)行器的3 號(hào)端子有輸入電壓24VAC，回風(fēng)閥打開。

4 解決方案

從上面的分析可知，在遠(yuǎn)程控制模式下，出現(xiàn)打開送風(fēng)閥時(shí)回風(fēng)閥也同時(shí)打開的情況是因?yàn)樾o603CC 和602CC 的觸點(diǎn)同時(shí)閉合，導(dǎo)致供電電壓傳遞至回風(fēng)閥的繼電器上。從這個(gè)思路出發(fā)，有兩種解決方案。

方案一：在就地控制柜面板上增加警示標(biāo)示：“當(dāng)就地控制柜在遠(yuǎn)程控制模式下，所有閥門的旋鈕應(yīng)保持在關(guān)閉位置”。這樣就可以保證在遠(yuǎn)程控制模式下，供電電壓不會(huì)通過風(fēng)閥旋鈕的閉合觸點(diǎn)送至另外閥門的繼電器供電回路，且這種方案對(duì)現(xiàn)場(chǎng)改動(dòng)較小。

方案二：在送風(fēng)閥和回風(fēng)閥的繼電器供電回路中增加就地/遠(yuǎn)程旋鈕或其對(duì)應(yīng)繼電器的常閉觸點(diǎn)。當(dāng)就地控制柜在遠(yuǎn)程控制模式時(shí)，就地/遠(yuǎn)程旋鈕對(duì)應(yīng)繼電器的常閉觸點(diǎn)打開，供電電壓就不會(huì)通過旋鈕602CC 和603CC 的閉合觸點(diǎn)傳遞給另外一個(gè)閥門的繼電器供電回路。

方案二需要將旋鈕602CC 和603CC 所在的供電回路進(jìn)行重新端接，同時(shí)要考慮就地/遠(yuǎn)程旋鈕或繼電器602XR是否有多余常閉觸點(diǎn)，每個(gè)閥門需單獨(dú)使用旋鈕或繼電器的一副常閉觸點(diǎn)，才能保證閥門之間的控制不相互影響。

通過對(duì)比兩種方案，結(jié)合系統(tǒng)調(diào)試進(jìn)入末期，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求系統(tǒng)不能停運(yùn)的實(shí)際情況，最終采用了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)影響最小的第一種方案。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)汽機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)開關(guān)型閥門控制的偶發(fā)故障，從接線原理圖出發(fā)，通過分析控制回路接線，得出故障發(fā)生的原因?yàn)椴煌y門控制回路的供電電壓互相傳遞所致。本文提供的第二種解決方案，雖然介于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況并未實(shí)施，但對(duì)于后續(xù)通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)試提供了經(jīng)驗(yàn)，對(duì)后續(xù)遇到類似的通風(fēng)系統(tǒng)的閥門控制時(shí)，可以提前審查閥門的接線圖，將此類問題提前發(fā)現(xiàn)并解決，以縮短系統(tǒng)調(diào)試周期。