循环水泵出口液控蝶阀常见故障分析及处理

王康

摘要：液控蝶阀是循环水系统的主要设备之一，它的可靠与否关系着循环水系统的安全与稳定，而循环水系统的运行状况直接影响着机组的真空品质和汽轮机效率，严重故障时可直接导致机组跳闸。某百万机组电厂汽轮发电机组共配置6台循环水泵，即每台机组3台循环水泵。每台循环水泵的出口管上安装1台液控蝶阀。循环水泵和液控蝶阀均安装在取水泵站内。机组采用海水冷却方式。

关键词：液控蝶阀；故障现象；原因分析；处理措施；检修工艺

循环水系统稳定性关乎机组运行安全，循环水泵出口液控蝶阀是循环水系统较为重要的设备之一。通过某电厂循泵出口液控蝶阀在多年使用、检修维护过程中液压系统发生的多种故障，结合液压系统动作原理、部件结构，分析可能的原因，有针对性地解体检修，更换损坏件。总结故障引起原因、处理措施，优化检修工艺，细化检修过程，避免缺陷重复发生，提高设备运行稳定性。液控蝶阀主要由蝶阀本体、传动装置、液压机构和电气控制部分等组成，在使用和维护过程中，各组成部分都曾发生了不同形式的故障现象，尤其是液压机构部分，多次出现油压异常、漏油、蝶阀拒动等情况，根据故障现象仔细分析缺陷原因，优化检修工艺，及时解体检查更换损坏件，避免了缺陷扩大。

1存在的问题

1.1 开关量反馈装置问题

系统油压小于设定压力14.5MPa且油泵设置在自动状态，电动油泵2会自动启动，给系统充压，直至系统油压大于设定压力17.0MPa。系统油压只有在设定压力范围内蝶阀才可以正常开关，否则无法操作或操作时间将会变长或缩短。手摇泵是电动泵的并联设备，由于容积排量较小，且受操作人的动作幅度、摇动频率所限，无法在短时间内给液压系统充至合格压力。因此，只能在液压系统调试阶段或检修后系统恢复阶段试验使用，实现蝶阀小角度开关，不能作为蝶阀全行程开关操作的动力源。循环水系统液控蝶阀是整个循环水的重要设备之一，但安装位置在循环水泵地坑内，坑内环境恶劣、阴暗潮湿，对设备的安全性影响非常大。每台液控蝶阀配备4个开关量限位开关装置和1个模拟量反馈装置。该电厂自投产以来，限位开关多次出现开关不到位的问题，严重影响了循环水泵的运行。对限位开关装置检查发现，限位开关卡涩、进水短路、湿气侵入开关，导致限位开关故障。该电厂循环水泵逻辑设置较为简单。保护跳闸条件之一是循环水泵运行且液控蝶阀关闭，因此，限位开关的可靠性尤为重要。另外，在运行人员起动操作循环水泵时，采取先开阀后起泵的操作方式，需要限位开度达到15°信号反馈到位才能起动，若限位开关15°反馈信号故障，则会造成液控蝶阀已开，循环水泵却无法及时起动的问题，容易造成海水倒流，损坏泵体。

1.2 模拟量反馈装置问题

液控蝶阀模拟量反馈装置采用滑动变阻器传送4～20mA模拟量信号至DCS，便于运行人员监视液控蝶阀的开度情况。自投产以来，循环水系统液控蝶阀模拟量反馈装置经常跑位，显示不准，严重影响运行人员对系统的监视工作。

1.3 供电电源问题

每台循环水液控蝶阀控制柜仅有一路电源，如果AC380V电源发生故障，油泵无法起动，电源在短时间内不能恢复，PLC备用电源也无法维持继续供电，则液控蝶阀的油压将不能维持液控蝶阀正常运行。此时，如果循环水泵跳闸，则容易造成循环水倒灌，损坏循环水泵，甚至影响机组安全。

1.4 控制柜安装位置问题

液控蝶阀控制系统与电气控制系统共用一个控制柜，控制柜安装在液压油站上方，空间较小，柜内温度较高，对PLC卡件影响较大。尤其在夏天，控制柜的PLC卡件、接触器、电源空气断路器、UPS电源等设备长期处于60℃以上的高温中，严重影响了设备的使用寿命，增加了整个循环水系统的安全风险。

2原因分析

(1)液控蝶阀反馈盘密封性差，导致进水受潮，属于造型问题。

(2)液控蝶阀开关量反馈装置容易卡涩、进水短路、受潮腐蚀，液控蝶阀模拟量反馈装置反馈不准，主要原因是限位开关防护等级低，属于选型问题。

(3)液控蝶阀控制柜与油泵电源取自一路AC380V电源，属设计缺陷。

(4)液控蝶阀控制系统与电气控制系统共用一个控制柜，柜子空间狭小，属设计缺陷。

3改进措施

3.1改进开关量反馈装置

更换新的反馈盘，按液控蝶阀输出传动轴的尺寸对反馈盘底部进行开孔，保证两者尺寸一致。加装密封胶圈，确保密封紧密。在新反馈盘上打孔定位，选用防护等级较高的4个限位开关安装到反馈盘上。将原来铁质的反馈盘罩壳更换为有机玻璃板制作的透明罩壳，便于观察反馈内部情况。在罩壳与反馈盘之间加装密封胶，将原罩壳采用的金属螺钉换为塑料螺钉，以便今后检修拆卸，也解决了湿度过大导致螺钉锈蚀、罩壳无法拆卸的问题。

3.2改进模拟量反馈装置

更换模拟量反馈装置，选用防护等级、调节精度较高的模拟量反馈装置。位置固定后，模拟量反馈装置与液控蝶阀输出传动轴的啮合方式不变，仍采用滑动变阻器进行模拟量信号传送。所有反馈装置接线均采取焊接方式，并用热塑管进行防护。所有引出反馈盘的信号线孔洞采用密封胶进行封堵，确保整个反馈装置不受水汽腐蚀，提高反馈装置的防护等级和密封性。

3.3改进控制柜

原控制设备与电气设备安装在同一控制柜内，柜内温度高，可靠性差。本次改造将控制设备移出，所有设备安装到新柜子内。新控制柜采取双层设计，体积较大，空间充裕。将UPS电源与控制设备分开，并更换PLC系统，提升控制系统的可靠性。原控制柜仍保留对液压油站油泵电机供电。这样，液压油站电机电气部分和PLC系统控制部分彻底分离，互不影响。

3.4检修优化

检修质量是保证设备稳定运行的前提，在多年的维护过程中，逐步优化检修工艺，细化检修过程，使液控蝶阀各个部件出现故障的间隔逐渐加大，具体措施包括：（1）设备厂家加工时在所有插装阀的阀座安装孔端面处都没有倒角，导致安装阀座时端面很容易切削O型圈和开口垫。用手持式内磨机打磨出倒角后，再进行安装插装阀阀座就变得很容易，且不会出现密封件在安装过程中被切削情况的发生。（2）在安装插装阀及其盖板时在O型圈安装的沟槽内涂抹凡士林，避免安装过程中密封件脱落。（3）用合适的拉杆螺栓慢慢推压安装部件，平行安装，避免斜切密封件。

4实施效果

(1)开关量反馈装置更换后防护等级提高，反馈盘接线盒密封性增强，杜绝了水汽侵入，保证了限位开关的可靠性。更换至今，未发生过开关不到位的问题。

(2)更换模拟量反馈装置后，调节精度提高，定位准确，模拟量反馈波动或显示不准的问题得以解决。安装的反馈盘密封性好，未再发生模拟量信号反馈跳变的问题。

(3)控制电源增加为三路供电，提升了PLC系统的电源可靠性，就算失去两路AC220V电源，UPS电源也可以维持约2h以上供电，确保了PLC系统正常运行。

(4)液控蝶阀控制柜与电气设备分离，解决了控制柜内高温和设备散热不良的问题。将新控制柜移至通风良好、环境空间大的位置，为日常巡检和设备维修提供了较大的便利。本次循环水液控蝶阀控制系统的改造，从设备本身到控制系统都进行了全面升级和更换，解决了多年来液控蝶阀开关量反馈不到位、模拟量反馈不准、电源可靠性低、控制系统故障率高、系统安全风险高等问题。

结论

综上所述，上文分析可能造成设备缺陷的原因，有针对性地解体检修某个或某些部件，避免过度拆检或检查不到位而留下缺陷复发隐患。总结多年检修蝶阀液压系统的经验，分类整理，优化检修。

参考文献

［1］王鹏.沿海电厂露天布置循环水泵出口液控蝶阀的可靠性优化［J］.自动化与安全，2014(9):82

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［2］郭凌云.循环水泵及液控蝶阀控制系统可靠性分析及改造［J］.广东电力，2014(3):19－22.