摘 要：在阐述液控蝶阀控制原理和过程的基础上，从福建晋江天然气发电有限公司近年来循环水泵出口液控蝶阀缺陷故障进行分析，提出了相应的控制优化措施，有利于提高液控蝶阀可靠性，取得了良好的效果。

关键字：循环水泵 液控蝶阀 缺陷故障 控制优化

1 概述

福建晋江天然气发电有限公司拥有4×350MW燃气蒸汽联合循环发电机组，机岛设备采用GE公司的PG9351FA型燃气轮机、D10型蒸汽轮机和390H型发电机，余热锅炉采用杭州锅炉厂的NG-901FA-R型自然循环卧式锅炉。8台循环水泵出口液控蝶阀使用的是邵阳维克液压有限公司提供的YZ-8900液控蝶阀。循环水泵出口液控蝶阀的稳定运行直接影响着发电机组冷却水的供应，自投入使用以来发生多起影响机组安全稳定运行的事故。

2 液控蝶阀控制原理及作用

液控蝶阀由远程DCS控制系统和就地PLC控制系统协同控制。蝶阀可单独开启和关闭，也可和循环水泵联锁开启和关闭，实现自动控制。该蝶阀靠液压驱动，开阀时由油泵电机提供动力，关阀时由升起的重锤提供动力，蝶阀自动按设定好的程序先快关截断大部分水流，起到止回阀的作用，然后慢关至全关，起到消除水锤危害、缓冲、截止的作用，可避免大量水体倒流使管网系统失压或损坏水泵事故的发生，图1为液压控制原理图。

图1 液压控制原理图

3 液控蝶阀的控制过程

液控蝶阀配有远程和就地两套系统操纵阀门的开启和关闭，图2为液控蝶阀电气控制原理图，下面结合图2简单描述控制过程。

图2 电气控制原理图

3.1 远程DCS控制方式

将就地转换开关QC切至DCS联控，远程DCS发出开阀指令DCS1，油泵电机启动，蝶阀开启，当开至15°位置时（该位置可调），压合位置开关SQ3，向远程DCS返回此位置信号，蝶阀继续按调定速度开启至90°全开位置，压合位置开关SQ1，全开指示灯HL2亮。当油压上升至压力开关设定上限值时KP1闭合，油泵电机停止运转，开阀过程结束。蝶阀长时间停留在全开位置，由于油压内泄，系统油压下降至压力开关下限值时KP2闭合，油泵电机重新启动油压上升至设定上限值后油泵电机停止运行，这样是液压系统的油压始终保持在设定的压力范围内；当远程DCS发出关阀指令DCS2，泄油电磁阀1YV得电开启泄油压，蝶阀开始按调定角度和时间分快关和慢关两阶段关闭，当关至0°时压合位置开关SQ2，全关指示灯HL3亮，关阀过程结束；当远程DCS发出停阀指令DCS3时，油泵电机和泄油电磁阀均失电，蝶阀保持在要求的位置上。

3.2 就地PLC控制方式

将转换开关QC切至就地控制，按下开阀按钮1SB，油泵电机启动，蝶阀开启。当开至15°位置时（该位置可调）压合位置开关SQ3，向DCS返回此位置信号，蝶阀继续按调定速度开启至90°全开位置压合位置开关SQ1，全开指示灯HL2亮。当油压上升至压力开关设定上限值时KP1闭合，油泵电机停止运转，开阀过程结束。按下关阀按钮2SB，电磁阀1YV得电开启泄油压，在重锤的作用下蝶阀开始按调定角度和时间分快关和慢关两阶段关闭，当阀门关到0°时，压合位置开关SQ2，全关指示灯HL3亮，关阀过程结束；按下停阀按钮3SB时，油泵电机和泄油电磁阀均失电，蝶阀保持在要求的位置上。

3.3 泵阀联动控制方式

远程DCS中，循环水泵和液控蝶阀投自动，启动条件满足后远程点击循环水泵启动按钮，接受到循环水泵启动指令中间点信号后，远程DCS发出开阀指令DCS1，蝶阀开启开至15°位置时（该位置可调），向DCS返回此位置信号后，再发出循环水泵启动指令进行启动循环水泵，蝶阀继续开启至全开位置，完成泵阀联启过程。停机时，远程点击循环水泵停止按钮，循环水泵停止运行，液控蝶阀收到循环水泵停止指令中间信号或者循环水泵分闸反馈信号后，发出关阀指令按设定程序将阀门全关。

4 液控蝶阀控制逻辑优化

总结生产现场近年来循环水泵及液控蝶阀的故障情况，分析控制逻辑，从热工控制角度提出以下优化措施：

（1）油泵由油压压力开关自动控制启停，因此油压的准确测量尤为重要。将油压开关改为更加可靠的智能型压力变送器，并将油压模拟量信号远传至DCS，通过DCS逻辑设定油压上限值、下限值，输出油压高信号停止油泵运行和油压低信号启动油泵，不仅提高了测压元件的可靠性也便于实时监视油压泄露情况。

（2）由于远程DCS画面上缺乏对液控蝶阀油泵运行情况和控制电源的监视，特引入以下相关信号在DCS画面显示并设置报警功能，如：油泵电机运行、蝶阀电机过载报警、蝶阀UPS电源过载报警、蝶阀控制电源过载报警，如图3，便于及时发现蝶阀异常情况，提高故障处理效率。

图3 DCS监控画面

（3）因液控蝶阀常出现卡涩或开启缓慢的开失败现象，特增加逻辑从开阀指令发出到相关位置反馈信号触发来计算开阀时间。将蝶阀全开时间、开至15°时间信号在DCS画面显示并加入历史趋势如图3，可以通过监视液控蝶阀开阀时间，分析判断蝶阀的劣化趋势，便于检修人员做好预防性检修。

（4）液控蝶阀15°位置信号优化。该信号由就地15°位置开关信号和阀位变送器模拟量信号设定的区间逻辑“与”关系产生，用于参与液控蝶阀及循环水泵的启停控制。因运行环境较差、阀位在15%-35%的动作点比较难调整、位置开关故障率较高等原因，出现多次因15°位置信号异常导致循环水泵及液控蝶阀的启动失败。特取消就地15°位置开关，将15°位置信号优化为由阀位变送器模拟量信号通过DCS逻辑设定的上限、下限阀位区间（区间按实际情况进行调整）生成15°位置信号，有效避免了因就地15°位置开关信号丢失导致的启动失败。

（5）液控蝶阀自动关信号脉冲时间优化。循环水泵和液控蝶阀正常运行时通过DCS泵阀联锁自动控制。液控蝶阀自动关信号由循环水泵分闸反馈信号加3s脉冲和循环水泵停止指令中间点信号逻辑“或”的关系组成。当循环水泵运行时出现紧急故障，需要按就地紧急跳闸按钮进行停泵，此时仅靠循环水泵分闸反馈信号触发3s脉冲液控蝶阀自动关信号，导致蝶阀关闭过程中，3s后若DCS逻辑发出停阀指令，蝶阀将停在中间位置不能继续关闭，引起循环水倒流，可能导致凝汽器真空降低使发电机组跳机或损坏循环水泵的事故发生。循环水泵正常停运时，液控蝶阀自动关信号由循环水泵分闸反馈信号加3s脉冲和循环水泵停止指令中间点信号轮流触发，自动关信号保持时间较长足够关闭蝶阀。于是通过计算液控蝶阀全关所需时间，将循环水泵分闸反馈信号脉冲时间由3s改为8s和循环水泵停止指令中间点信号逻辑“或”的关系组成液控蝶阀自动关信号，经就地紧急跳闸试验正常，避免运行中出现紧急情况时液控蝶阀不能全关，导致事故扩大。

（6）远程DCS和就地PLC液控蝶阀全关位置信号异常逻辑优化。泵阀联启的过程中，若液控蝶阀全关位置开关未脱开，循环水泵启动后因液控蝶阀全关信号存在，DCS控制逻辑触发超驰关信号使循环水泵跳闸，需联锁关闭液控蝶阀。但阀门全关位置信号存在，导致远程DCS控制逻辑中，远程超驰关阀信号被闭锁不能发出关阀指令，蝶阀无法远程关闭，属于热工保护拒动。

固在远程DCS控制逻辑中，将超驰关信号直接输出至关阀指令，以免被中间环节闭锁，实现远程自动紧急关阀操作；就地PLC逻辑中，若阀门全关位置信号存在（实际未全关）的情况下，PLC逻辑不接受关阀请求，无法实现就地手动关阀操作。于是进行PLC逻辑优化，增加全关位置信号故障状态时接受关阀请求，实现就地紧急关阀操作，提高液控蝶阀的应急响应能力。

5 结束语

两班制调峰运行机组，启停频繁，对设备的可靠性提出了更高的要求。增加液控蝶阀的重要参数监视，可及时发现设备的异常情况，利用大数据分析设备的劣化趋势，正确查找故障原因，合理安排检修。对重要设备进行复杂工况下运行方式试验，加强控制逻辑的合理性，提高重要设备的可靠性、安全性以及应急响应能力。