開關型風閥控制故障分析

魏紹帥，夏秀城

（中國核電工程有限公司 華東分公司 調試部，浙江 嘉興 314000）

0 引言

國內某電廠汽輪機廠房通風系統由組合式空調機組、蒸發式空氣處理機組、百葉窗系統、屋頂風機等組成，負責汽輪機廠房內的溫度控制及重要房間的溫濕度控制。其中，組合式空調機組主要包含送風機、回風機、新風閥、排風閥、混風閥、回風閥和送風閥。新風閥、混風閥、排風閥為調節型風閥，一般采用PID 控制其開度[1]。而回風閥和送風閥為開關型風閥，用來聯鎖回風機和送風機，在開啟回風機和送風機前，必須先打開回風閥和送風閥。風閥和風機有兩種控制方式：一種是在就地控制柜的控制面板上，通過閥門的開/關按鈕（風機的啟/停按鈕）對閥門（風機）進行控制；一種是在控制室操作員站的控制畫面上，點擊閥門的開啟/關閉按鈕（風機的啟動/停止按鈕）進行控制。兩種方式均可以實現風閥的開關和風機的啟停[2]。

圖1 風閥執行器接線圖Fig.1 Wiring diagram of damper actuator

1 故障現象

在調試其中一臺組合式空調機組時，需驗證其閥門在就地或控制室畫面可以正常操作。當在控制室畫面發出打開送風閥的控制指令后，送風閥打開，而回風閥也同時打開。

2 故障排查過程

組合式空調機組的控制設計思路[3]為：上位機→程控柜（含PLC 控制器）→就地控制柜→設備。組合式空調機組的控制邏輯均包含在程控柜的PLC 控制器中，就地控制柜內無PLC 控制器。

現場對風閥的控制邏輯排查后，確認控制系統的組態邏輯與設計要求一致；對就地控制柜內接線排查后，確認風閥相關接線與廠家圖紙一致，且線纜的連通性和絕緣性均符合要求。

現場對故障現象進行了重現：將就地控制柜打到就地控制，在就地控制柜的控制面板上分別單獨對送風閥和回風閥進行開啟和關閉操作，送風閥和回風閥均能正常開啟和關閉；將就地控制柜打到遠程控制后，在控制室畫面分別單獨對送風閥和回風閥進行開啟和關閉操作，送風閥和回風閥均能正常開啟或關閉。

經過反復試驗，發現在就地控制柜的控制面板上，當送風閥和回風閥的旋鈕均在“打開”位置時，在控制室畫面打開送風閥，回風閥會同時打開。

3 故障分析

通過上面的排查，可以將故障定位到就地控制柜內部，在分析就地控制柜內部接線前，先了解一下風閥執行器的工作原理。

3.1 風閥執行器

組合式空調機組調節型風閥選用的是BELIMO 的非彈簧復位風門執行器，型號：NMU24。該型號的風閥執行器專為暖通系統內的風門控制而設計，扭矩10Nm，可驅動約2m2的閥門，額定電壓為AC/DC 24V，控制方式：DC 0（2）-10V。其接線圖如圖1 所示。

圖2 風閥執行器接線原理圖Fig.2 Wiring schematic diagram of damper actuator

圖3 就地控制模式Fig.3 Local control mode

當風閥執行器的3 端口有24VDC 或24VAC 電壓時，風閥打開；當風閥執行器的3 端口電壓為0 時，風閥關閉。

3.2 就地控制柜接線分析

在本空調處理機組中，風閥執行器的供電由就地控制柜提供24VAC 供電，執行器在就地控制柜內的接線原理圖如圖2 所示。

當繼電器605XR 或606XR 的觸點閉合時，風閥執行器動作，閥門打開；當繼電器605XR 或606XR 的觸點打開時，風閥執行器動作，閥門關閉。

風閥在就地控制模式下，就地控制柜內的接線原理圖如圖3 所示。

就地控制柜在就地控制模式時，將送風閥的旋鈕打到“打開”位置，原理圖中的旋鈕603CC 的觸點閉合，繼電器606XR 的線圈通電，圖2 中606XR 繼電器的常開觸點閉合，風閥執行器的3 號端子有輸入電壓24VAC，送風閥打開。將送風閥的旋鈕打到“關閉”位置時，原理圖中旋鈕603CC 的觸點斷開，繼電器606XR 的線圈失電，圖2 中606XR 繼電器的常開觸點斷開，風閥執行器的3 號端子無輸入電壓，送風閥關閉。

圖4 遠程控制模式Fig.4 Remote control mode

就地控制柜在遠程控制模式時，在控制室上位機畫面上點擊“打開”送風閥，原理圖中的送風閥遠程控制框內的常開點閉合，繼電器606XR 的線圈通電，圖2 中606XR繼電器的常開觸點閉合，風閥執行器的3 號端子有輸入電壓24VAC，送風閥打開。在控制室上位機畫面上點擊“關閉”送風閥，原理圖中的回風閥遠程控制框內的常開點斷開，繼電器606XR 的線圈失電，圖2 中606XR 繼電器的常開觸點斷開，風閥執行器的3 號端子無輸入電壓，送風閥關閉。

3.3 就地控制柜控制故障分析

就地控制柜在“遠程”控制模式下，且在控制面板上，送風閥和回風閥的旋鈕均在“打開”位置時，風閥的控制原理圖如圖4 所示。

在控制室畫面打開送風閥，圖4 中送風閥遠程控制框內常開點閉合，繼電器606XR 的線圈得電，圖2 繼電器606XR 的常開觸點閉合，風閥執行器的3 號端子有輸入電壓24VAC，送風閥打開。

由于就地控制柜上送風閥和回風閥的旋鈕均在“打開”位置，即旋鈕603CC 和602CC 的觸點均閉合，220VAC 供電通過送風閥遠程控制框內閉合觸點后，經過旋鈕603CC和602CC 的閉合觸點使繼電器605XR 的線圈得電，導致圖2 中的繼電器605XR 常開觸點閉合，回風閥執行器的3 號端子有輸入電壓24VAC，回風閥打開。

4 解決方案

從上面的分析可知，在遠程控制模式下，出現打開送風閥時回風閥也同時打開的情況是因為旋鈕603CC 和602CC 的觸點同時閉合，導致供電電壓傳遞至回風閥的繼電器上。從這個思路出發，有兩種解決方案。

方案一：在就地控制柜面板上增加警示標示：“當就地控制柜在遠程控制模式下，所有閥門的旋鈕應保持在關閉位置”。這樣就可以保證在遠程控制模式下，供電電壓不會通過風閥旋鈕的閉合觸點送至另外閥門的繼電器供電回路，且這種方案對現場改動較小。

方案二：在送風閥和回風閥的繼電器供電回路中增加就地/遠程旋鈕或其對應繼電器的常閉觸點。當就地控制柜在遠程控制模式時，就地/遠程旋鈕對應繼電器的常閉觸點打開，供電電壓就不會通過旋鈕602CC 和603CC 的閉合觸點傳遞給另外一個閥門的繼電器供電回路。

方案二需要將旋鈕602CC 和603CC 所在的供電回路進行重新端接，同時要考慮就地/遠程旋鈕或繼電器602XR是否有多余常閉觸點，每個閥門需單獨使用旋鈕或繼電器的一副常閉觸點，才能保證閥門之間的控制不相互影響。

通過對比兩種方案，結合系統調試進入末期，根據現場要求系統不能停運的實際情況，最終采用了對現場影響最小的第一種方案。

5 結束語

本文針對汽機房通風系統開關型閥門控制的偶發故障，從接線原理圖出發，通過分析控制回路接線，得出故障發生的原因為不同閥門控制回路的供電電壓互相傳遞所致。本文提供的第二種解決方案，雖然介于現場實際情況并未實施，但對于后續通風系統的調試提供了經驗，對后續遇到類似的通風系統的閥門控制時，可以提前審查閥門的接線圖，將此類問題提前發現并解決，以縮短系統調試周期。