循环泵液控蝶阀控制系统详解及常见故障分析

高 婧，方聪聪

（天津国电津能热电有限公司，天津 300000）

1 液压原理说明

液压工作原理见图1。

图1 液控蝶阀各种工作状态

（1）蓄能器蓄能：启动电机（3.1），油泵（4.1）运转，液压油经单向阀（6.1）向系统供油。此时1YV（12.1）、2YV（19.1）均失电，蝶阀处于关闭状态。打开截止阀（7.1、7.2），油泵开始向蓄能器供油。当压力升至17MPa时，压力控制器（10.1）发出信号，电机停止运行，油泵停止工作，蓄能器蓄能完毕。

（2）开阀过程：1YV（12.1）、2YV（19.1）分别得电换向阀换向，压力油经插装阀（13.1、13.2）进入油缸无杆腔，推动活塞运行，蝶阀开启实现开阀。有杆腔液压油经节流阀（18.1）换向阀（19.1）流回油箱。调节节流阀（18.1）可得到不同的开阀时间。当阀门处于全开位置后，2YV失电（19.1），此时系统处于保压状态，液控蝶阀处于全开位置。

（3）开阀状态下蓄能器蓄能：当因系统内泄压降至14.5MPa时，压力控制器（10.1）低下限控制点接通，发出启动电机信号，油泵向蓄能器补充压力油至17MPa后，压力控制器上限控制点接通，发出信号，使电机停止运转。蓄能器蓄能完毕。

（4）关阀过程：1YV（12.1）失电，蓄能器内压力油经插装阀（13.1）进入油缸有杆腔，将阀门迅速关闭，无杆腔内的液压油经插装阀（13.3）流回油箱。时间及快慢关角度要求可通过关阀油缸尾部调节机构进行调节。此时阀门完全关闭。

2 PLC程序解析

天津国电津能热电有限公司循环泵液控蝶阀就地控制系统的核心元件是罗克韦尔PLC，其程序控制如图2所示。

0000.将液控蝶阀控制箱上远方、就地转换开关打到远方位置，PLC输入INO变位，则进入联控状态。

0001.将液控蝶阀控制箱上远方、就地转换开关打到就地位置，PLC输入IN1变位，则进入就地控制状态。

0002.当压力控制器压力上限控制点接通时，PLC输入IN12变位，直到压力控制器压力下限控制点接通之前压力高状态自保持。

图2 液控蝶阀程序控制示意

0003.当压力控制器压力下限控制点接通时，PLC输入IN13变位，此时退出压力高状态，进入压力低状态后瞬间退出压力低状态。

0004.当油泵电机启动旋钮打到允许启动位时，PLC输入IN3变位，此时若没有油泵电机过载信号（即PLC输入IN2没有发生变位），也没有油泵运行超时报警信号，则油泵电机处于自动状态，当压力控制器压力下限控制点接通时，油泵自动启动；当压力控制器压力上限控制点接通时，油泵自动停止。

0005.当就地或远方DCS按下开阀按钮时，PLC输入IN4变位，进入开阀状态。

0006.当就地或远方DCS按下关阀按钮时，PLC输入IN5变位，进入关阀状态。

0007.当就地或远方DCS按下停阀按钮时，PLC输入IN6变位，进入停阀状态。

0008.在开阀状态时，若没有关阀或停阀命令，也没有循环泵跳闸信号。且全开延时计时器未动作时，PLC输出OUT6变位，中间继电器6KA线圈吸合，连锁电磁阀2YV上电并自保持。当有关阀或停阀命令或有循环泵跳闸信号或全开延时计时器动作其中之一时，电磁阀2YV失电。

0009.在开阀状态或停阀状态时，若没有关阀命令，也没有循环泵跳闸信号，则PLC输出OUT5变位，中间继电器5KA线圈吸合，连锁电磁阀1YV上电并自保持。当有关阀命令或有循环泵跳闸信号其中之一时，电磁阀1YV失电。

PS：开阀时，1YV、2YV均上电，此时液控蝶阀打开；停阀时，1YV上电，2YV失电，此时液控蝶阀处于保压状态；关阀时，1YV、2YV均失电，此时液控蝶阀关闭。

0010.当循环泵发出跳闸信号时，PLC输入IN11变位，进入循环泵跳闸状态，1YV、2YV均失电，此时液控蝶阀关闭。

0011.在开阀或停阀过程中，且没有阀门全开或阀门全关信号时，当液控蝶阀开度达到15°时，PLC输入IN9变位，同时PLC输出OUT7变位，中间继电器7KA线圈吸合，向DCS发阀门开至15°信号，随着液控蝶阀的开度增加，开15°信号消失。

0012.在关阀过程中，且没有阀门全开或阀门全关信号时，当液控蝶阀开度达到15°时，PLC输入IN9变位，同时PLC输出OUT8变位，中间继电器8KA线圈吸合，向DCS发阀门关至15°信号，随着液控蝶阀的开度降低，关15°信号消失。

0013.当阀门达到全开状态时，PLC输入IN7变位，同时PLC输出OUT1变位，中间继电器1KA线圈吸合，液控蝶阀控制箱上阀门全开信号灯亮，并向DCS发阀门全开信号。与此同时，全开延时计时器（T4：0）开始计时，5s后，（转到0008行）中间继电器6KA线圈失电，2YV失电，进入停阀保压状态，阀门维持全开状态。

0014.当阀门达到全关状态时，PLC输入IN8变位，同时PLC输出OUT2变位，中间继电器2KA线圈吸合，液控蝶阀控制箱上阀门全关信号灯亮，并向DCS发阀门全关信号。

0015.当发出过载保护动作信号时，或发油泵运行超时信号时，或者油压达到压力下限时油泵电机未自启，或者油压达到压力上限时油泵电机未停止，均报电机过载故障，PLC输出OUT4变位，中间继电器4KA线圈吸合，液控蝶阀控制箱上电机过载信号灯亮，并向DCS发电机过载报警信号。

0016.开阀后，开阀超时计时器（T4：1）开始计时，计时120s以后开阀超时计时器动作。

0017.开阀超时计时器计时120s以后，若阀门全开信号没有，表示阀门有故障，这时PLC输出OUT3变位，中间继电器3KA线圈吸合，蝶阀阀门故障指示灯亮，且向DCS发阀门故障报警信号。

0018.油泵电机启动后油泵运行超时计时器（T4：2）开始计时，计时900s以后油泵运行超时计时器开始动作。

0019.油泵电机连续运行900s后，若既没有开阀、关阀、停阀信号，也没有循环泵跳闸信号，油泵运行超时信号则会一直自保持，（转到第0015行），报电机过载故障，PLC输出OUT4变位，中间继电器4KA线圈吸合，液控蝶阀控制箱上电机过载信号灯亮，并向DCS发电机过载报警信号。只有开阀、关阀、停阀信号或循环泵跳闸信号发出后，才能复归该故障报警信号。

注意事项如下：

（1）本液压站设有一个压力控制器：压力控制器（10.1）上限调定点17MPa下限调定点14.5MP。溢流阀（5.1）调定值18MPa。

（2）本液压站有2个蓄能器（型号：NXQ1-L25/31.5-H），充氮压力P0=9MPa，其中1个工作，也可2个同时使用。

（3）为了提高液压站的可靠性，液压站还配有手动泵（即手动控制阀门开关装置）。即1YV（12.1）、2YV（19.1）得电，启用手动泵（21.1），使阀门开启；1YV（12.1）、2YV（19.1）均失电，启用手动泵使阀门关闭。

（4）截止阀（20.1）是供检修液压站时，放掉蓄能器内压力油或测定蓄能器充氮压力使用，在液压站使用过程中必须将其关闭，以免影响液压站的保压性能。

（5）液压站长期停止使用时，应关闭蓄能器下端的截止阀（7.1、7.2）保持蓄能器内油压在充气压力以上。

（6）液压站在使用过程中，若突然出现异常声音，应立刻切断电源，检查原因后，方可投入运行。

3 液压站一般故障的排除

表1为液压站故障的5种缺陷。标记“*”的是近两年发生过的实际缺陷。

表1 液压站故障缺陷表

4 结束语

循环泵液控蝶阀系统是集合了电气、热控、汽机专业的复杂系统。蝶阀的运行直接影响循环泵的运行，是一个非常重要的设备。只有在掌握其运行原理的情况下，才能有效及时判断蝶阀故障的原因及提高处理速度，才能在紧急情况下提出正确的应急措施。