循環(huán)泵液控蝶閥控制系統(tǒng)詳解及常見故障分析

高 婧，方聰聰

（天津國電津能熱電有限公司，天津 300000）

1 液壓原理說明

液壓工作原理見圖1。

圖1 液控蝶閥各種工作狀態(tài)

（1）蓄能器蓄能：啟動(dòng)電機(jī)（3.1），油泵（4.1）運(yùn)轉(zhuǎn)，液壓油經(jīng)單向閥（6.1）向系統(tǒng)供油。此時(shí)1YV（12.1）、2YV（19.1）均失電，蝶閥處于關(guān)閉狀態(tài)。打開截止閥（7.1、7.2），油泵開始向蓄能器供油。當(dāng)壓力升至17MPa時(shí)，壓力控制器（10.1）發(fā)出信號(hào)，電機(jī)停止運(yùn)行，油泵停止工作，蓄能器蓄能完畢。

（2）開閥過程：1YV（12.1）、2YV（19.1）分別得電換向閥換向，壓力油經(jīng)插裝閥（13.1、13.2）進(jìn)入油缸無桿腔，推動(dòng)活塞運(yùn)行，蝶閥開啟實(shí)現(xiàn)開閥。有桿腔液壓油經(jīng)節(jié)流閥（18.1）換向閥（19.1）流回油箱。調(diào)節(jié)節(jié)流閥（18.1）可得到不同的開閥時(shí)間。當(dāng)閥門處于全開位置后，2YV失電（19.1），此時(shí)系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)，液控蝶閥處于全開位置。

（3）開閥狀態(tài)下蓄能器蓄能：當(dāng)因系統(tǒng)內(nèi)泄壓降至14.5MPa時(shí)，壓力控制器（10.1）低下限控制點(diǎn)接通，發(fā)出啟動(dòng)電機(jī)信號(hào)，油泵向蓄能器補(bǔ)充壓力油至17MPa后，壓力控制器上限控制點(diǎn)接通，發(fā)出信號(hào)，使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。蓄能器蓄能完畢。

（4）關(guān)閥過程：1YV（12.1）失電，蓄能器內(nèi)壓力油經(jīng)插裝閥（13.1）進(jìn)入油缸有桿腔，將閥門迅速關(guān)閉，無桿腔內(nèi)的液壓油經(jīng)插裝閥（13.3）流回油箱。時(shí)間及快慢關(guān)角度要求可通過關(guān)閥油缸尾部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。此時(shí)閥門完全關(guān)閉。

2 PLC程序解析

天津國電津能熱電有限公司循環(huán)泵液控蝶閥就地控制系統(tǒng)的核心元件是羅克韋爾PLC，其程序控制如圖2所示。

0000.將液控蝶閥控制箱上遠(yuǎn)方、就地轉(zhuǎn)換開關(guān)打到遠(yuǎn)方位置，PLC輸入INO變位，則進(jìn)入聯(lián)控狀態(tài)。

0001.將液控蝶閥控制箱上遠(yuǎn)方、就地轉(zhuǎn)換開關(guān)打到就地位置，PLC輸入IN1變位，則進(jìn)入就地控制狀態(tài)。

0002.當(dāng)壓力控制器壓力上限控制點(diǎn)接通時(shí)，PLC輸入IN12變位，直到壓力控制器壓力下限控制點(diǎn)接通之前壓力高狀態(tài)自保持。

圖2 液控蝶閥程序控制示意

0003.當(dāng)壓力控制器壓力下限控制點(diǎn)接通時(shí)，PLC輸入IN13變位，此時(shí)退出壓力高狀態(tài)，進(jìn)入壓力低狀態(tài)后瞬間退出壓力低狀態(tài)。

0004.當(dāng)油泵電機(jī)啟動(dòng)旋鈕打到允許啟動(dòng)位時(shí)，PLC輸入IN3變位，此時(shí)若沒有油泵電機(jī)過載信號(hào)（即PLC輸入IN2沒有發(fā)生變位），也沒有油泵運(yùn)行超時(shí)報(bào)警信號(hào)，則油泵電機(jī)處于自動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)壓力控制器壓力下限控制點(diǎn)接通時(shí)，油泵自動(dòng)啟動(dòng)；當(dāng)壓力控制器壓力上限控制點(diǎn)接通時(shí)，油泵自動(dòng)停止。

0005.當(dāng)就地或遠(yuǎn)方DCS按下開閥按鈕時(shí)，PLC輸入IN4變位，進(jìn)入開閥狀態(tài)。

0006.當(dāng)就地或遠(yuǎn)方DCS按下關(guān)閥按鈕時(shí)，PLC輸入IN5變位，進(jìn)入關(guān)閥狀態(tài)。

0007.當(dāng)就地或遠(yuǎn)方DCS按下停閥按鈕時(shí)，PLC輸入IN6變位，進(jìn)入停閥狀態(tài)。

0008.在開閥狀態(tài)時(shí)，若沒有關(guān)閥或停閥命令，也沒有循環(huán)泵跳閘信號(hào)。且全開延時(shí)計(jì)時(shí)器未動(dòng)作時(shí)，PLC輸出OUT6變位，中間繼電器6KA線圈吸合，連鎖電磁閥2YV上電并自保持。當(dāng)有關(guān)閥或停閥命令或有循環(huán)泵跳閘信號(hào)或全開延時(shí)計(jì)時(shí)器動(dòng)作其中之一時(shí)，電磁閥2YV失電。

0009.在開閥狀態(tài)或停閥狀態(tài)時(shí)，若沒有關(guān)閥命令，也沒有循環(huán)泵跳閘信號(hào)，則PLC輸出OUT5變位，中間繼電器5KA線圈吸合，連鎖電磁閥1YV上電并自保持。當(dāng)有關(guān)閥命令或有循環(huán)泵跳閘信號(hào)其中之一時(shí)，電磁閥1YV失電。

PS：開閥時(shí)，1YV、2YV均上電，此時(shí)液控蝶閥打開；停閥時(shí)，1YV上電，2YV失電，此時(shí)液控蝶閥處于保壓狀態(tài)；關(guān)閥時(shí)，1YV、2YV均失電，此時(shí)液控蝶閥關(guān)閉。

0010.當(dāng)循環(huán)泵發(fā)出跳閘信號(hào)時(shí)，PLC輸入IN11變位，進(jìn)入循環(huán)泵跳閘狀態(tài)，1YV、2YV均失電，此時(shí)液控蝶閥關(guān)閉。

0011.在開閥或停閥過程中，且沒有閥門全開或閥門全關(guān)信號(hào)時(shí)，當(dāng)液控蝶閥開度達(dá)到15°時(shí)，PLC輸入IN9變位，同時(shí)PLC輸出OUT7變位，中間繼電器7KA線圈吸合，向DCS發(fā)閥門開至15°信號(hào)，隨著液控蝶閥的開度增加，開15°信號(hào)消失。

0012.在關(guān)閥過程中，且沒有閥門全開或閥門全關(guān)信號(hào)時(shí)，當(dāng)液控蝶閥開度達(dá)到15°時(shí)，PLC輸入IN9變位，同時(shí)PLC輸出OUT8變位，中間繼電器8KA線圈吸合，向DCS發(fā)閥門關(guān)至15°信號(hào)，隨著液控蝶閥的開度降低，關(guān)15°信號(hào)消失。

0013.當(dāng)閥門達(dá)到全開狀態(tài)時(shí)，PLC輸入IN7變位，同時(shí)PLC輸出OUT1變位，中間繼電器1KA線圈吸合，液控蝶閥控制箱上閥門全開信號(hào)燈亮，并向DCS發(fā)閥門全開信號(hào)。與此同時(shí)，全開延時(shí)計(jì)時(shí)器（T4：0）開始計(jì)時(shí)，5s后，（轉(zhuǎn)到0008行）中間繼電器6KA線圈失電，2YV失電，進(jìn)入停閥保壓狀態(tài)，閥門維持全開狀態(tài)。

0014.當(dāng)閥門達(dá)到全關(guān)狀態(tài)時(shí)，PLC輸入IN8變位，同時(shí)PLC輸出OUT2變位，中間繼電器2KA線圈吸合，液控蝶閥控制箱上閥門全關(guān)信號(hào)燈亮，并向DCS發(fā)閥門全關(guān)信號(hào)。

0015.當(dāng)發(fā)出過載保護(hù)動(dòng)作信號(hào)時(shí)，或發(fā)油泵運(yùn)行超時(shí)信號(hào)時(shí)，或者油壓達(dá)到壓力下限時(shí)油泵電機(jī)未自啟，或者油壓達(dá)到壓力上限時(shí)油泵電機(jī)未停止，均報(bào)電機(jī)過載故障，PLC輸出OUT4變位，中間繼電器4KA線圈吸合，液控蝶閥控制箱上電機(jī)過載信號(hào)燈亮，并向DCS發(fā)電機(jī)過載報(bào)警信號(hào)。

0016.開閥后，開閥超時(shí)計(jì)時(shí)器（T4：1）開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)120s以后開閥超時(shí)計(jì)時(shí)器動(dòng)作。

0017.開閥超時(shí)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)120s以后，若閥門全開信號(hào)沒有，表示閥門有故障，這時(shí)PLC輸出OUT3變位，中間繼電器3KA線圈吸合，蝶閥閥門故障指示燈亮，且向DCS發(fā)閥門故障報(bào)警信號(hào)。

0018.油泵電機(jī)啟動(dòng)后油泵運(yùn)行超時(shí)計(jì)時(shí)器（T4：2）開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)900s以后油泵運(yùn)行超時(shí)計(jì)時(shí)器開始動(dòng)作。

0019.油泵電機(jī)連續(xù)運(yùn)行900s后，若既沒有開閥、關(guān)閥、停閥信號(hào)，也沒有循環(huán)泵跳閘信號(hào)，油泵運(yùn)行超時(shí)信號(hào)則會(huì)一直自保持，（轉(zhuǎn)到第0015行），報(bào)電機(jī)過載故障，PLC輸出OUT4變位，中間繼電器4KA線圈吸合，液控蝶閥控制箱上電機(jī)過載信號(hào)燈亮，并向DCS發(fā)電機(jī)過載報(bào)警信號(hào)。只有開閥、關(guān)閥、停閥信號(hào)或循環(huán)泵跳閘信號(hào)發(fā)出后，才能復(fù)歸該故障報(bào)警信號(hào)。

注意事項(xiàng)如下：

（1）本液壓站設(shè)有一個(gè)壓力控制器：壓力控制器（10.1）上限調(diào)定點(diǎn)17MPa下限調(diào)定點(diǎn)14.5MP。溢流閥（5.1）調(diào)定值18MPa。

（2）本液壓站有2個(gè)蓄能器（型號(hào)：NXQ1-L25/31.5-H），充氮壓力P0=9MPa，其中1個(gè)工作，也可2個(gè)同時(shí)使用。

（3）為了提高液壓站的可靠性，液壓站還配有手動(dòng)泵（即手動(dòng)控制閥門開關(guān)裝置）。即1YV（12.1）、2YV（19.1）得電，啟用手動(dòng)泵（21.1），使閥門開啟；1YV（12.1）、2YV（19.1）均失電，啟用手動(dòng)泵使閥門關(guān)閉。

（4）截止閥（20.1）是供檢修液壓站時(shí)，放掉蓄能器內(nèi)壓力油或測定蓄能器充氮壓力使用，在液壓站使用過程中必須將其關(guān)閉，以免影響液壓站的保壓性能。

（5）液壓站長期停止使用時(shí)，應(yīng)關(guān)閉蓄能器下端的截止閥（7.1、7.2）保持蓄能器內(nèi)油壓在充氣壓力以上。

（6）液壓站在使用過程中，若突然出現(xiàn)異常聲音，應(yīng)立刻切斷電源，檢查原因后，方可投入運(yùn)行。

3 液壓站一般故障的排除

表1為液壓站故障的5種缺陷。標(biāo)記“*”的是近兩年發(fā)生過的實(shí)際缺陷。

表1 液壓站故障缺陷表

4 結(jié)束語

循環(huán)泵液控蝶閥系統(tǒng)是集合了電氣、熱控、汽機(jī)專業(yè)的復(fù)雜系統(tǒng)。蝶閥的運(yùn)行直接影響循環(huán)泵的運(yùn)行，是一個(gè)非常重要的設(shè)備。只有在掌握其運(yùn)行原理的情況下，才能有效及時(shí)判斷蝶閥故障的原因及提高處理速度，才能在緊急情況下提出正確的應(yīng)急措施。