循环水泵出口蝶阀液压装置故障及防范

王小江

(福建晋江天然气发电有限公司，福建 泉州 362251)

循环水泵出口蝶阀液压装置故障及防范

王小江

(福建晋江天然气发电有限公司，福建 泉州 362251)

本文通过对循环水泵出口液控蝶阀的关闭故障、逻辑控制进行分析，提出解决启闭故障的防范措施，同时采取一系列可靠性提升措施及进行液压装置优化及改造的可行性研究，对防范蝶阀故障具有一定的借鉴意义。

液控蝶阀；控制逻辑；优化；改造

某燃气电厂循环水泵出口蝶阀使用重锤式液控缓闭止回蝶阀，能按照预先的程序实现水泵和阀门联动，远程控制阀门的开启和关闭，同时实现缓闭功能，有效防止水锤危害，保护水泵和开式水管网系统的安全。

蝶阀配套使用液压装置作为阀门驱动的动力来源，能使蝶阀按预置程序实现开启和关闭功能，特别是对电源失去或事故停泵时，能按照设定角度和时间分快关和慢关两个阶段关闭蝶阀，对水锤的产生有明显的抑制和消除作用，并能有效地防止水泵倒转。液压装置采用重锤的势能作为关阀动力源，当蝶阀全开后，液压油路中的压力油保持压力在特定范围，能使蝶阀长时间保持在全开位置而不出现掉锤。

1 液控装置系统工作原理

液控装置系统工作原理图见图1。

图1 液控装置系统工作原理

1.1 蝶阀开启过程

当液控装置接受到阀门开启指令时，油泵电机启动，油泵排出压力油，经过单向阀、节流阀及高压油管进入液压缸，重锤随着液压缸的动作而缓慢升起，蝶阀随之开启。当蝶阀开启至全开位置时，油泵电机停止运转。阀门开启过程中和全开状态时，泄压电磁阀1YV始终处于失电，液压系统进入保压状态。液压系统长时间工作时，由于油路中阀门会存在正常的内漏导致油压下降，当油压下降至压力开关下限值9MPa时，油泵电机启动对油路进行充压，当油压上升至压力开关上限值16MPa时，油泵电机停止运行，这样保证系统油压处于设定范围以保证阀门处于全开状态。

1.2 蝶阀关闭过程

当液控装置接受到阀门关闭指令时，电磁阀得电，液压油压力泄压回流至油箱，重锤的重力势能作用下，蝶阀关闭至全关位置。

1.3 手动操作开关阀门

在自动功能失效情况需要应急操作时，可摇动手动油泵，对油路手动充压开启蝶阀。在就地控制柜上手动按下电磁阀应急按钮，实现关闭蝶阀功能。

2 蝶阀控制逻辑分析

2.1 蝶阀开启逻辑分析

在泵阀联启前，控制方式置自动，而后在DCS控制画面点击循环水泵“开启”按钮，循环水泵房液控蝶阀的油动机立即运行，开始建立油压，油压约为4MPa至6MPa，液控蝶阀进入慢开。当蝶阀开至20%-35%触动15度限位开关，当开15度限位开关信号与阀位模拟量反馈（20%-35%）在DCS逻辑形成“与”关系触发“15度信号”，1秒后液控蝶阀进入停阀模式；而后15度信号与循环水泵开指令在DCS逻辑形成“与”关系触发“合闸指令”，循环水泵合闸；循泵合闸后，逻辑自动又再次对液控蝶阀发出“开指令”，油动机开始升压，液控蝶阀进入快开模式，直至全开状态。油动机升压至16MPa后，触动液控蝶阀控制柜PLC高限，PLC发出停油动机指令，油动机停止运行，此时油压应保持在9～16MPa左右。

2.1 蝶阀关闭逻辑分析

在泵阀联控停止前，控制方式置自动，而后在DCS控制画面点击循环水泵“停止”按钮，液控蝶阀电磁阀得电开始卸油，在重锤的势能作用下，蝶阀开始关闭，进入快关模式。当液控蝶阀关至20%～35%，触发“分闸指令”，循环水泵停止运行，液控蝶阀慢关至全关状态。

3 液控装置可靠性提升措施

3.1 加强液控装置就地设备的定期工作

加强就地设备的定期检查工作，可以有效降低设备故障率，定期工作检查内容。

（1）全关、15度、全开限位开关固定牢固、动作灵活、接点动作灵敏。限位开关出线处用耐候胶密封，以防进水。

（2）压力开关、电磁阀接线紧固。

（3）模拟量反馈电位计转动齿轮固定牢固、转动灵活、间隙正常，与DCS显示跟踪良好。

3.2 油泵油压开关改造

问题点：液控蝶阀的油压值由压力开关来监视并将油压的高低限值送入就地PLC控制柜参与油泵启停。单一的油压高低值判断不利于观察液控蝶阀的实际状况及油泵的运行情况；在DCS画面，液控蝶阀油泵的油压无显示及无历史趋势查询，不利于对当前液控蝶阀油压的监视和故障分析。

解决措施：取消就地压力开关，改成压力变送器信号送至DCS，实时显示并进入历史趋势，通过DCS逻辑判断压力高、压力低，将信号送回就地PLC作为油泵联锁启停的条件，同时声光报警增加油泵电机运行且压力异常报警。

3.3 阀门位置开关信号逻辑优化

问题点：液控蝶阀15度信号通过行程开关与阀位共同判断，行程开关故障率高，且阀位在15%至35%的动作点比较难调整。

优化措施：取消就地行程开关，改成阀位模拟量信号送至DCS作为DCS液控蝶阀15度信号判断，通过DCS逻辑高、低判断确定液控蝶阀15度信号动作值的阀位区间。为防止关阀过程中出现中停情况，在液控蝶阀中停信号脉冲前加RS触发器，由15度信号置1；自动关置0。同时将全关、全开、15度行程开关换成感应式接近开关。

3.4 DCS控制逻辑优化

（1）将液控蝶阀PLC中故障报警条件中的全关、开15度、全开限位开关信号，与DCS蝶阀模拟量开度的对应定值做逻辑与，可降低由于限位开关信号异常导致蝶阀关闭事件。

（2）循泵顺控启动，在出口液控蝶阀开启至15度，循泵启动正常后，在循泵跳闸后，液控蝶阀仍继续开启至全开位置后，再关闭。循泵跳闸后，可能因为液控蝶阀关闭时间过长造成循环水母管失压。逻辑修改为循泵跳闸后，液控蝶阀马上关闭。

（3）液控蝶阀自动关信号由循泵分闸信号加3S脉冲及循泵停止中间点信号“或”的关系组成。当循泵非正常停运（比如按下急停按钮）时，仅靠循泵分闸信号触发3S脉冲发自动关信号，导致蝶阀关过程中，若触发中停指令后，自动关信号消失，阀门不能完全自动关闭。循泵正常停运时，液控蝶阀自动关信号由两者轮流触发，信号保持时间较长，足够关闭蝶阀。逻辑优化：循泵分闸信号由3S脉冲改为8S脉冲；循泵停止指令中间点信号“或”的关系组成液控蝶阀自动关信号。

3.5 DCS画面增加阀门开启时间

在DCS画面显示液控蝶阀开启时间,且进入历史趋势。时间1：液控蝶阀开指令至15度开关动作时间；时间2：液控蝶阀开指令至全开时间减去中停时间。两个时间结合油压信号可判断蝶阀是否卡涩。

4 液压控制系统热工设备及逻辑优化可行性研究

经过对DCS系统蝶阀控制逻辑研究，可采取以下优化措施。

（1）全关、开15度、全开限位开关进行冗余配置或三选二。或者再增加一个模拟量反馈，两个模拟量反馈与限位开关进行三选二。

（2）取消PLC，就地保留切换开关、启停按钮、电气主回路和接线端子，将液控蝶阀所有信号引入DCS，在DCS实现液控蝶阀的控制逻辑。此措施可方便进行事故分析和在线逻辑查看，同时可取消就地控制箱PLC、控制电源、UPS电源、电源转换模块，就地箱只保留接线端子。

（3）单台机组的循环水泵和液控蝶阀由公用DCS控制改由单元机组DCS控制。此措施可实现风险分散，可避免公用DCS系统网络或控制器故障时，无法对循环水泵和液控蝶阀进行操作，同时方便对单台机组的循泵和液控蝶阀进行控制系统维护和检修。

以上优化措施较为可行，但实际工作量大，需结合机组C级及以上检修进行改造。

5 液压装置油路优化可行性研究

5.1 系统增加备用油泵

图1中配置有1台油泵，当油泵故障时，油压无法保持在一定范围，容易导致蝶阀关闭，可增加1台油泵进行备用。正常由1台油泵运行，故障时启动备用油泵对系统进行保压。

5.2 系统增加冗余泄压电磁阀

图1中电磁阀得电时，系统油路进行泄压，阀门由于重锤势能进行关闭。当电磁阀线圈故障或阀体卡涩时，无法泄压，蝶阀无法关闭。可增加1路并联电磁阀，当蝶阀得到远方关闭指令时，两个泄压电磁阀同时带电，将油路泄压。

6 液压装置改造电动装置可行性研究

由于液压装置设备多、油路复杂，同时液压执行机构密封件存在老化问题，当装置出现问题时，故障点较难定位，解决时间长，增加检修工作量，严重时影响发电机组正常运行。经过分析，可以采用电动执行机构代替液压装置。相比液压装置而言，电动执行机构具有结构简单，维修保养方便的特点，故障点定位也较为方便。

7 结语

循环水泵作为电厂的重要辅机，其稳定性决定着机组是否能安全稳定运行，通过对出口液控蝶阀的可靠性分析并采取可靠性提升措施，大大提升循环水泵的可用系数，从而保障机组安全稳定运行。

[1]章素华主编.燃气轮机发电机组控制系统[M].北京：中国电力出版社，2012.4.

[2]国家能源局.防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义.北京：中国电力出版社，2014.5.

[3]中国华电集团公司编.大型燃气-蒸汽联合循环发电技术丛书.设备及系统分册[M].北京：中国电力出版社，2009.

TM621

A

1671-0711（2017）07（上）-0054-03