太平灣電站以色列閥門的工作原理及使用分析

李永春，陸 波

（太平灣發電廠，遼寧 丹東 118000）

太平灣電站以色列閥門的工作原理及使用分析

李永春，陸 波

（太平灣發電廠，遼寧 丹東 118000）

介紹了太平灣電站所使用的以色列電動閥門，詳細說明自身流體控制電動閥和壓縮空氣控制電動閥的工作原理及操作方法，并針對以色列電動閥在使用和維護中出現的問題提出具體的解決辦法。

以色列電動閥；工作原理；運維方法

2000年以來，太平灣電站陸續更換為以色列多諾特公司生產的電動閥門（下文簡稱“以色列閥”）。本文針對太平灣電站使用的以色列多諾特公司生產的電動閥門進行了介紹，詳細說明了以色列電動閥的工作原理及操作方法，并針對以色列電動閥在使用和維護中積累的經驗及出現的問題提出了具體的解決辦法，以方便現場檢修和運行維護人員使用和管理。

以色列閥有多種系列，太平灣電站水系統安裝采用GL系列和300系列電動閥，控制方式分為自身流體控制和壓力空氣控制［1］。

1 自身流體控制以色列閥

自身流體以色列閥是利用流體壓力介質自身的壓力來控制閥門開關，不用外部壓力源即可實現電氣操作開關閥門［2］、人工操作開關閥門，還可實現閥門的自動調整其出口壓力及減壓、逆止功能，其原理如圖1所示，主要部件由閥門本體、本體內的橡膠閥盤、三通旋塞、三通放大功器、三通引導閥、電磁閥及其它附件組成。

圖1 自身流體控制以色列閥原理

1.1 人工操作開啟以色列閥

在以色列閥控制過程中，三通放大器起到十分重要的作用，其結構如圖2所示。

圖2 三通放大器結構

當人工操作三通旋塞手柄至開閥位置時，三通放大器上腔的壓力介子通過導管進入三通旋塞的下腔連管，再進入三通旋塞的排水管“O”（即開閥所對位置）排出，此時閥門本體內的橡膠閥盤上腔的壓力介質通過閥門d3管流入三通引導閥，再通過三通放大器泄到閥門出口端；同時，閥門進口端的介質壓力作用于閥門本體內的橡膠閥盤，抵消了閥門本體內的橡膠閥盤上腔的彈簧力，從而使上腔的介質產生了一個向下的壓力，此壓力介質進入三通放大器，使三通放大器的上腔彈簧壓縮，頂起三通放大器橡膠隔膜；此時閥門本體內的橡膠閥盤上腔壓力介質通過三通引導閥到達三通放大器，經過小球閥d2管排至以色列閥的出口端排出。以色列閥本體內的橡膠閥盤上腔介質排凈時，以色列閥達到全開狀態。

1.2 人工操作關閉以色列閥

當人工操作三通旋塞手柄至關閥位置時，以色列閥進口端壓力介質通過小球閥管，一路壓力介質從三通旋塞的“c”口（即關閥所對位置）進入三通旋塞的下腔到達三通放大器的上腔，將三通放大器的橡膠隔膜壓向下部位置，使三通放大器關閉；同時另一路壓力介質通過導管a2進入三通引導閥的下腔口，調整旋塞，三通引導閥的上部連接口到達以色列閥的橡膠閥盤的上腔，在此介質壓力、以色列閥橡膠閥盤上部彈簧力的共同作用下，將以色列閥的閥盤壓至下方閥口，切斷壓力介質關閉閥門。在此狀態下，以色列閥的閥盤上腔的壓力介質雖然也與三通放大器相通，但由于三通放大器截止力大于壓力介質和彈簧的合力，以色列閥的橡膠閥盤上腔充滿壓力介子，使以色列閥保持關閉狀態。

1.3 電氣操作開關以色列閥

電氣操作以色列閥與人工操作不同之處在于有電磁閥參與動作，把人工操作的三通旋塞手柄旋至自動（Auto）位置后，以色列閥的人工控制就轉入由電磁閥進行操作，實現了電氣操作以色列閥的開關，即電磁閥“開”與“關”的功能代替了人工旋轉三通旋塞手柄到開位、關位的過程。電氣操作時以色列閥動作到“開位”、“關位”狀態，其閥體本體上各機械部件動作狀態和壓力介質的流向及作用分別與人工操作開啟以色列閥和人工操作關閉以色列閥的敘述相似。

電磁閥替代手動旋轉三通旋塞的作用重點在于電磁閥功能，介紹如下。

電磁閥的介質走向管如圖1中的1管、2管、C管；在電氣控制態時，其中的1管功能代替了三通旋塞的O管功能與大氣相連；其中的2管與三通放大器相連，是三通放大器驅動壓力源；電磁閥的C管功能等同于三通旋塞的C管，是電磁閥芯的操作介質壓力源。

電磁閥由機械、電氣2部分組成，機械部分由閥體殼、閥芯、彈簧、操作水源C管、驅動壓力源2管、對空排1管組成；電氣部分由線圈和永久磁鋼組成，線圈是220 V直流瞬間加電的，能完成驅動閥芯向“開”、“關”位置動作，永久磁鋼能自保持閥芯吸附在“開”或“關”態。

以色列閥的“開”動作過程即是電磁閥“開”的動作過程：電磁閥閥芯在線圈“開”電信號作用下向上移動后，堵斷流道介質壓力源的C管口且對空排1管泄掉腔內殘余壓力，永久磁鋼吸附閥芯保持其在“開”態，1管排泄掉三通放大器2管的介質壓力，此時的以色列閥的橡膠閥盤皮囊泄壓上浮，閥盤開啟，以色列閥的進口端壓力介質流向出口端，完成閥門本體的開閥過程。

以色列閥的“關”動作過程即是電磁閥“關”的動作過程：電磁閥閥芯在線圈“關”電信號作用下向下移動后，打開介質壓力源C管口且堵住與大氣連體的對空1管，永久磁鋼吸附閥芯保持其在“關”位，C管的壓力介質通過閥芯外周流向2管注入到三通放大器內，其壓力上升后使介質注入以色列閥本體內的膠囊內，憋壓膨脹的膠囊下行阻斷了以色列閥本體的過水口，以色列閥本體流道被截止后完成閥門“關”的過程。

以色列閥的上述開關動作經過多個環節，包括電信號、機械閥芯動作、磁性自保持、閥芯的上行止住C口來開閥、閥芯的下行止住1口來關閥、彈簧平衡電磁力和永磁鋼磁力等。

1.4 以色列閥的減壓功能

以色列閥的減壓功能和自調壓功能［3］主要是依靠三通引導閥來實現的。三通引導閥主要由調整螺栓、彈簧、橡膠隔膜、密封導向桿件、閥座、硬化閥座（橡膠）、針閥適配器、閥體等組成。三通引導閥上有3個孔，即連接以色列閥上腔膠囊的控制孔COM、連接以色列閥進口端的輸入孔IN、連接以色列閥出口端的輸出孔OUT，具體結構如圖3所示。調整其上部的調整螺栓，改變三通引導閥內的彈簧力，引起作用在以色列閥橡膠隔膜上的進口端和出口端壓力平衡改變，達到新的平衡點。

圖3 三通引導閥結構

其減壓功能工作原理為：當人工調整三通引導閥上部的調整螺栓在某一位置時，以色列閥進口端的壓力進入三通引導閥孔IN，經過針閥適配器，壓力介質通過其上腔的控制孔COM進入以色列閥的上腔膠囊，作用于以色列閥閥盤；與此同時，另一路壓力介質進入三通引導閥中部的閥座，作用于三通引導閥底部的硬化閥座，向下壓迫三通引導閥的密封導件，而此時進入三通引導閥內腔的出口壓力（由于此時以色列閥處于開啟位置，三通放大器上腔壓力已排出，輸出孔OUT與以色列閥出口端相通）作用于三通引導閥橡膠隔膜，二者合力與橡膠隔膜彈簧力達到平衡時，以色列閥閥盤就處于某一新的平衡點開度，此時以色列閥出口端的壓力即為這一減壓調整后需求液體壓力。

1.5 以色列閥的自調壓功能

當以色列閥進口壓力出現波動時，三通引導閥與以色列閥本體膠囊相互作用，自調節出口壓力保持恒定不變。當以色列閥出口壓力低于某一人工調整狀態時，在三通引導閥膠質隔板上形成的進口、出口壓力差就小于前期人工調整螺栓后的彈簧力，導桿隨著膠質隔板帶動也向下移動，引起三通引導閥中部的閥座與底部的硬化閥座打開縫隙，在以色列閥進口壓力隨之進入IN孔，該壓力通過針閥適配器進入三通引導閥中部的閥座和以色列閥出口的連通管，此時以色列閥膠囊上腔的壓力也通過三通引導閥上部的COM孔與以色列閥出口相連通，以色列閥膠囊上腔的壓力通過上述管件排至閥的出口端，引起其出口端壓力降低，這樣在以色列閥膠囊隔膜下面的液體壓力大于膠囊隔膜上面的液壓、彈簧力合力，此時以色列閥膠囊隔膜向上帶動閥盤移動，隨之閥門開啟出口壓力升高；同時三通引導閥橡膠隔膜上的液體壓力與彈簧力的合力發生改變，隨著以色列閥膠囊向上移動開啟閥盤，出口壓力逐漸升高，三通引導閥的導桿逐漸上移，三通引導閥中部閥座與硬化閥座的開口間隙漸漸減小，當其橡膠隔膜上的作用與彈簧力恢復平衡狀態時，三通引導閥中部閥座與底部硬化閥座的縫隙建立在新的過流狀態，維持這種平衡的三通引導閥與以色列閥膠囊之間也建立了出口壓力降低調整后的新平衡狀態，保持了以色列閥出口端在原始人工調整時的壓力穩定值。

當以色列閥出口壓力大于某一人工調整狀態時，在三通引導閥橡膠隔膜上、下面的作用力就大于彈簧向下的作用力，三通引導閥中部的閥座與底部的硬化閥座間隙閉合，隔斷上、下游的聯系，使進入三通引導閥連接孔IN的壓力全部通過針閥適配器、三通引導閥上部的控制孔COM進入以色列閥的膠囊上腔，此時作用在以色列閥膠囊的彈簧力和其液壓力就將大于以色列閥膠囊下面液體壓力，使以色列閥閥盤向下移動，出口壓力逐漸降低，使以色列閥膠囊與三通引導閥橡膠隔膜之間建立新的平衡點，直至閥門出口壓力平衡達到進口壓力升高前的人工調整壓力值。

以色列閥進口壓力升高、降低發生變化的自調節過程與其出口壓力發生變化的自調節過程相似。

1.6 以色列閥的逆止功能和速度調整

當以色列閥的出口壓力高于進口壓力時，則出口壓力通過小閥門d2→導水管→逆止閥→導水管→以色列閥膠囊上腔，與上腔內的彈簧共同作用，將以色列閥隔膜壓下，克服進口壓力的作用，帶動閥盤向下運動，關閉以色列閥，防止出口壓力高時的液體倒流。

三通引導閥的另一功能是通過人工調整其下部的針閥適配器調整螺釘，改變通過針閥適配器的液體流量，以改變以色列閥的開關速度。當左旋針閥適配器調整螺釘時，針閥適配器的開度加大，通過它的液體流量也隨之增加，使以色列閥的開關速度加快；反之，則使以色列閥的開關速度減慢。

2 壓縮空氣控制電動閥

壓縮空氣控制電動閥具有閥門開關功能，沒有減壓和逆止功能。其工作原理是外加壓力源用壓縮空氣驅動。壓縮空氣控制以色列閥原理如圖4所示。

圖4 壓縮空氣控制以色列閥原理

2.1 自動控制工作原理

當開啟以色列閥時，圖4中左側電磁閥通電勵磁，兩位五通閥的閥芯在電磁閥的作用下移到左側，壓力空氣通過壓力調節閥→兩位五通閥的IN孔→左側的控制孔（CYL孔）→導管→電動閥的下腔，即隔膜圓盤與橡膠隔膜組成的下腔；與此同時，電動閥的上腔，即橡膠隔膜與上部閥體組成的上腔內的壓力空氣→導管→兩位五通閥右側的控制孔（CYL孔）→與兩位五通閥的排氣孔（EX孔）相通，排出閥體后，閥門的橡膠隔膜在下腔壓力空氣的作用下，克服彈簧力的作用向上移動打開封閉圓盤，開啟以色列閥。關閉以色列閥，其動作過程與上述過程相反。以色列閥的剖面圖如圖5所示。

圖5 壓縮空氣控制以色列閥閥體剖面

2.2 手動開關電動閥

手動開啟以色列閥時，用螺絲刀將左側電磁閥下部的型螺絲旋轉90°，則與兩位五通閥左側連通的壓力空氣被隔斷，同時，兩位五通閥活塞左側的壓力空氣從左側電磁閥上部的通孔排出，兩位五通閥的活塞在右側電磁閥通入的壓力空氣作用下，向左移動，即相當于左側電磁閥通電勵磁，其余動作過程同自動控制過程，以色列閥打開。

手動關閉以色列閥時，用螺絲刀將右側電磁閥下部的螺絲旋轉90°，則與兩位五通閥右側連通的壓力空氣被隔斷，同時，兩位五通閥活塞右側的壓力空氣從右側電磁閥上部的通孔排出，兩位五通閥的活塞在左側電磁閥通入的壓力空氣作用下，向右移動，即相當于右側電磁閥通電勵磁，其余動作過程同自動控制過程，電動閥門關閉。以色列電磁閥外形如圖6所示。

圖6 壓縮空氣控制以色列電磁閥外形

3 以色列閥使用中應注意的問題

在自身流體控制以色列閥的使用過程中，如果長時間停用后再次使用時，首先應松開以色列閥指示桿處的螺母，排出閥體上腔內的流體；自身流體控制以色列閥可以通過調整到閥下部的針閥適配器螺釘，來調整閥門的開關速度；自身流體控制以色列閥的壓力源進口的微型濾過器，要經常進行檢查清掃，防止堵塞［4］。

使用中還應對下述情況及時檢查處理。

a.開關閥門的電信號是否正常。

b.電磁閥閥芯動作正常與否，是否發卡。

c.永久磁鋼磁性正常與否，其閥芯在開位、關位的自保持能力。

d.彈簧彈性強度正常與否，彈簧銹蝕情況。

e.加電后的線圈磁力是否足以吸動閥芯，其磁力與彈簧彈性的平衡點。

f.開閥時電磁閥閥芯向上動作閥芯封堵C管口的嚴密程度，該處密封不嚴是否引起閥的自然關閉動作且管口1關口常有泄壓；關閥后閥芯向下動作閥芯封堵1管口的嚴密程度，該處密封不嚴時閥是否引起閥的自然打開動作。

g.本體內大彈簧彈性變小時關閥速度減慢；檢查大膠皮囊密閉情況，是否有膠囊的內漏，漏壓小時（相對于三通放大器膈膜下的閥口漏量）開閥速度減慢，漏量大時控制失效。

h.三通放大器的膈膜及其密封性。三通放大器是中間放大閥，膈膜損壞漏水量較小時（相對于電磁閥的來水量）以色列閥動作遲緩，較大時可能失控，膈膜的止口不嚴同樣引起以色列閥動作遲緩。

i.所有參與控制的塑料膠管及各口閥門無堵塞及關閉。

j.電磁閥管路的這種連接，是生產廠家出廠的接法，存在其固有的隱患。閥芯失控誤動必然關閥；閥芯在上部開位失控時，閥芯在彈簧作用下下行引起以色列閥向關側的誤動；分析若永久磁鋼磁性減弱、閥體受機械振動、彈簧較硬都會引起在上部開位的閥芯有向下移動的趨勢和風險。依據上述的動作原理，建議改為電磁閥失控誤動趨向開閥的管路接法。即將此電磁閥芯的連接管C管與1管對調連，使閥芯上端孔在閥芯動作時對空排壓力介質，閥芯底部的心口管連于前端的壓力源。此時若永久磁鋼磁性減弱、閥體受機械振動誤動時，閥芯在彈力作用下趨向于“開”以色列閥，避免誤動時引起閥后的用戶中斷壓力源現象的發生。由于改動后閥芯的動作方向與改前相反，因此改動的電氣二次控制信號也得相應顛倒反接。

在選購以色列電動閥時，應明確現場的工作壓力，減壓范圍及減壓目標值，閥門通徑，閥門的具體功能，工作電壓與頻率，控制方式等參數［5］，這樣才能使安裝的以色列閥門適合自身工作環境。

［1］ 成大先.機械設計手冊［M］.北京化學工業出版社，2006.

［2］ 紀 濤.液力驅動泵在汽水分離再熱系統中的應用［J］.東北電力技術，2014，35（2）：42－45.

［3］ 安 剛.調壓閥技術在大河沿渠首水電站的應用［J］.水電站機電技術，2015，38（3）：69－70.

［4］ 王智剛，郭謙年.電液伺服閥故障分析與預防措施［J］.東北電力技術，2013，34（10）：41－43.

［5］ 史詠梅.電氣設備安裝、試驗、檢修與運行維護實務全書［M］.北京：金版電子出版社，2003.

Working Principle and Application Analysis of Israel Dorot Valve In Taipingwan Hydropower Plant

LI Yong?chun，LU Bo
（Taipingwan Hydropower Plant of Northeast China Grid Co.，Ltd.，Dandong，Liaoning 118000，China）

This paper introduces Israel dorot valve in Taipingwan hydropower plant.The working principle and operation method of flu?id controlling electric valve and pressure air controlling electric valve are described，the specific solution of Israel electric valve is pro?posed based on all problems in use and maintenance.

Israel dorot valve；Working principle；Operation－maintenance method

TM622

A

1004－7913（2016）04－0019－05

李永春（1966—），男，工程師，從事水電站機械設備安裝、檢修、運行維護和管理工作。

2016－01－25）