浅谈蓄能罐式液控缓闭蝶阀运行中存在的问题及对策

    1 概述
    1.1 蓄能罐式液控缓闭蝶阀的作用
    蓄能罐式液控缓闭蝶阀是我国新一代液控蝶阀，它兼有闸阀和止回阀的功能，能按预先调定的程序，分两阶段快关和慢关动作实现关阀。该蝶阀能消除因突然停电和事故停机过程中产生的水锤危害，控制正常停机机组倒转，是保证机组管网安全运行的有效设备。本阀的显著特点是：用蓄能罐代替了重锤式蝶阀的大重锤，将重锤势能变为流体蓄能，减小开阀力矩，占地面积小，安装方便；其缺点是液压系统复杂，油路控制元件多，增加维护难度，提高运行成本。
    1.2 蓄能罐式液控缓闭蝶阀结构及工作原理
    蓄能罐式液控缓闭蝶阀由阀体及机械传动装置、液压系统、电气控制系统三部分组成。正常情况下，在检查阀门具备工作条件后，给电气控制箱供电，则油泵打压工作，液压油经滤油网、油泵、单向阀、手动截止阀进入蓄能罐蓄能，当油压到上限值时，压力控制器动作，其接点PP2切断油泵电机电源，蓄能罐充压完成。当液压系统在长时间工作下或极微量的内泄漏，使油压低于下限值时，压力控制器动作，其接点PP1接通油泵电机给蓄能罐补压。总之，该阀进行开、关阀的条件是蓄能罐内的压力必须在定值范围内。正常开阀过程：按开阀按钮，电磁阀Y1、Y2工作，蓄能罐内的压力油经电磁阀Y2、高压胶管进入摆动油缸尾端，推动活塞杆伸出，带动与之相连的连杆和阀轴，使蝶板顺时针旋转，蝶阀开启。液压油从油缸前部排出，经电磁阀Y1、开阀调速器流回油箱，当拐臂碰至上限位螺栓后，蝶阀全开，油泵打压至上限值时停止工作，为关阀蓄能。关阀过程：按下关阀按钮，切断电磁阀Y1、Y2电源，蓄能罐内的压力油经高压胶管、电磁阀Y1进入摆动油缸前端，推动活塞退回，蝶板随着阀轴逆时针旋转关闭。液压油经油缸尾端的快、慢关调节杆、快关调速阀，慢关调速阀、电磁阀Y2流回油箱，当拐臂碰至下限位螺栓后，蝶阀全关，联控开、关阀蝶阀工作过程与正常开、关阀工作是一致的。联控开阀，就是在中控台合主电机油开关，油开关辅助触点DL接通蝶阀控制回路，经4秒延时后蝶阀开启，实现先开主电机后开蝶阀；联动关阀，就是在中控台分万能转换开关KK，该开关串接在蝶阀控制回路中，蝶阀关闭，当蝶阀关到20°左右时，行程开关SQ4接通中间继电器K6，其接点接通主电机跳闸回路，主电机跳闸，实现先关阀后停机。当电网突然停电后，需要进行开、关阀操作，首先关闭蓄能罐截止阀，切断控制箱电源回路（防止突然来电），然后摇动手动油泵即可实现开、关阀操作。
    2 蓄能罐式液控缓闭蝶阀运行故障及原因分析
    蓄能罐式液控缓闭蝶阀运行中的故障主要出现在液压系统和电气控制系统，其蝶板及传动装置工作正常。
    2.1 液压系统故障及原因分析
    蓄能罐式液控缓闭蝶阀在调试关阀时间定值时，快、慢关时间调试难度大，调试值不稳定，调试次数太多，引起液压油发热，油缸密封圈损坏。机组运行中偶尔出现关阀时慢关时间过快或无慢关，产生水锤，引起管道剧烈振动，严重威胁机组管网安全运行，这是该阀最大缺陷，也是泵站运行绝不允许的，产生该故障的原因主要是油缸存在缺陷。由于油泵频繁打压，容易使压力控制器损坏，造成油压低于下限值时油泵不打压，或油泵打压至上限值时不停止，引起高压油管爆裂，严重时蓄能罐爆炸，威胁人身设备安全。该阀液压系统复杂，控制元件多，在开阀易造成控制元件密封圈损坏，蝶阀工作时喷油、漏油，影响蝶阀正常工作。
    2.2 电气控制回路故障
    蓄能罐式液控缓闭蝶阀电气控制回路故障主要发生在联控开阀和关阀过程中。联控开阀时电磁阀Y1、Y2不动作，蝶阀不开启，引起水泵泵腔发热；联控关阀时，蝶阀不关闭，机组不能停运，或机组跳闸，蝶阀不关闭，引起机组倒转、振动，影响机组安全运行。其原因主要是电气控制回路复杂，中间继电器质量不好，多回路重复控制。另外，对机组进行跳、合闸试验时，蝶阀也动作，造成蝶阀频繁工作，原因是在中控台多设一组万能转换开关LK。
    3 对策
    为了确保泵站机组安全运行，针对蓄能罐式液控缓闭蝶阀运行中存在的问题，提出两套方案。
    3.1 排除蓄能罐式液控缓闭蝶阀故障，确保安全运行。
    3.1.1 蓄能罐式液控缓闭蝶阀液压系统故障排除方法：针对油缸快、慢时间难调试的问题，对油箱的液压油定期过滤，清除油内杂质，确保快关调速阀、慢关调速阀可靠工作。由于油缸自身缺陷，对联控关阀时偶尔无慢关的问题，调整行程开关SQ4位置，减小机组跳闸角度，使蝶板基本关严时再跳机组油开关，降低水锤危害，确保泵站机组管网安全运行；油泵打压时，认真观察压力控制器工作状态，出现异常及时切断电源，更换压力控制器，确保油泵打压正常；在蝶阀开、关过程中，若发现电磁阀损坏及时更换，对损坏的密封圈及时更换，减少漏油。同时，培训专业的液压系统维修技术人员，提高检修质量，确保蝶阀安全运行。
    3.1.2 对蓄能罐式液控缓闭蝶阀电气控制回路进行改进。联控不开阀的主要原因是中间继电器损坏，或触头接触不良，建议更换质量好的中间继电器。去掉中间继电器K7、万能转换快关LK、SA接点，联控合闸信号由中间继电器K3常闭接点控制，既能减少继电器，简化线路，又能保证联控合闸时可靠开阀。联控关阀回路中，去掉中控台万能转换快关LK，既保证关阀可靠，又实现跳、合闸试验时蝶阀不工作，减少开阀次数，确保安全运行。
    此方案未能从本质上改变蓄能罐式液控缓闭蝶阀液压系统的缺陷，只是对蓄能罐式液控缓闭蝶阀进行维护保养，通过更换元件实现蝶阀工作，维护工作量大，运行成本高。
    3.2 用重锤式液控缓闭蝶阀替代蓄能罐式液控缓闭蝶阀
    重锤式液控缓闭蝶阀是利用重锤势能实现关阀，控制管道水流的阀门，是控制事故失电停泵产生的水锤危害，防止机组倒转的理想设备。重锤式液控缓闭蝶阀工作原理：开阀时，油泵工作打压，液压油经滤油器、油泵、调速阀、单向阀及高压胶管进入油缸尾部，推动油缸活塞移动，油缸活塞带动与之相连接的连头使重锤升起，同时带动阀轴使蝶板开启，而没通过调速阀多余的液压油经溢流阀流回油箱。关阀时，使电磁阀失电（反作用式电磁阀通电），则电磁阀打开，油压经快、慢关角度调节阀、快关调速阀、慢关调速阀及高压胶管、常开手动阀和电磁阀流入油箱，利用重锤势能实现关阀。当事故停电时，电磁阀失电，则蝶阀关闭（对反作用式电磁阀，只要打开常闭手动阀，则能快速关阀），开阀只要油泵打压就能实现，关阀利用重锤自重，电磁阀打开关阀，结构简单，工作可靠。重锤式液控缓闭蝶阀电气控制回路只要4个中间继电器，1个时间继电器就能使油泵工作（蓄能罐式液控缓闭蝶阀需要7个中间继电器，2个时间继电器，1台压力控制器）。运行实践中，重锤式液控缓闭蝶阀很少出现故障，液压系统控制元件不易损坏。
    更换重锤式液控缓闭蝶阀投资大，但更换后既能保证安全运行，又降低运行成本，提高泵站效益。