福清市閩江調(diào)水工程峽南泵站水泵機(jī)組出口安裝了大口徑蓄能罐式液控緩閉蝶閥，以實(shí)現(xiàn)泵閥聯(lián)動(dòng)，開啟和關(guān)閉，遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制，自動(dòng)保壓。該文針對(duì)該蝶閥使用過(guò)程中出現(xiàn)的一系列代表性故障進(jìn)行原因分析，并提出故障處理方法。為改善液壓油油質(zhì)，提高蝶閥的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，油泵出油口處增設(shè)了雙筒濾油器。實(shí)踐表明，該措施效果良好。

1、概況

　　福清市閩江調(diào)水工程峽南泵站位于福建省閩侯縣祥謙鎮(zhèn)峽南村，管線全長(zhǎng)54km。第一期泵站內(nèi)裝設(shè)一臺(tái)立式離心水泵機(jī)組和二臺(tái)臥式離心水泵機(jī)組，水泵出口設(shè)置蓄能罐式液控緩閉蝶閥，具體參數(shù)見表1。

表1 水泵機(jī)組參數(shù)

　　泵站自2000年2月21日正式投入運(yùn)行以來(lái)，雖然也出現(xiàn)過(guò)導(dǎo)致泵組無(wú)法正常運(yùn)行的故障，但液控蝶閥總體上能按預(yù)定程序?qū)崿F(xiàn)泵閥聯(lián)動(dòng)，開啟和關(guān)閉，遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制，自動(dòng)保壓。蝶體不抖動(dòng)，流阻小，具有可調(diào)快、慢關(guān)兩個(gè)階段關(guān)閥，防止水錘危害，保護(hù)水泵及管網(wǎng)系統(tǒng)安全。

2、蓄能罐式液控緩閉蝶閥工作原理

　　蓄能罐式液控緩閉蝶閥(以下簡(jiǎn)稱液控蝶閥)主要由蝶閥與液壓工作站組成，安裝于各類泵站的水泵出口，實(shí)現(xiàn)泵閥聯(lián)動(dòng)。該閥具有同時(shí)替代水泵出水管上的電動(dòng)蝶(閘)閥、止回閥和水錘消除器的功能，液壓系統(tǒng)工作原理如圖1所示(圖中虛線代表控制油路)。通過(guò)預(yù)設(shè)的啟閉程序，液控蝶閥能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水泵的緩開、速關(guān)/緩關(guān)，以防止斷電水錘、泵組過(guò)速及反轉(zhuǎn)對(duì)設(shè)備及管路造成的破壞。當(dāng)液控蝶閥全開后，自動(dòng)保壓蓄能罐裝置保證活門不產(chǎn)生擺動(dòng)，使液控蝶閥在最小流阻狀態(tài)下運(yùn)行。

圖1 液控蝶閥液壓系統(tǒng)原理框圖

　　液控蝶閥工作原理如下：

　　(1)開啟。球式換向閥9和16上的電磁鐵YV1和YV2同時(shí)得電，壓力油使插裝閥10和14關(guān)閉，液控單向閥12打開。油液經(jīng)液控單向閥12、液壓油缸13尾部的單向閥進(jìn)入液壓油缸無(wú)桿腔，推動(dòng)活塞桿伸出，帶動(dòng)液控蝶閥活門向開啟方向動(dòng)作。有桿腔回油經(jīng)節(jié)流閥15和球式換向閥16流回油箱。通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥15，可得到要求的開閥時(shí)間。

　　(2)關(guān)閉。電磁鐵YV1和YV2失電，壓力油經(jīng)插裝閥10和11到液壓油缸有桿腔，無(wú)桿腔回油經(jīng)尾部快關(guān)調(diào)速閥、插裝閥14流回油箱，實(shí)現(xiàn)快關(guān)。通過(guò)調(diào)節(jié)快關(guān)調(diào)速閥，可得到不同的快關(guān)時(shí)間。當(dāng)閥門關(guān)至一定角度，液壓油缸無(wú)桿腔回油經(jīng)液壓油缸尾部慢關(guān)調(diào)速閥、插裝閥14流回油箱，實(shí)現(xiàn)慢關(guān)。調(diào)節(jié)慢關(guān)調(diào)速閥可得到不同的慢關(guān)時(shí)間。不同的切換角度可通過(guò)調(diào)節(jié)液壓油缸尾部的慢關(guān)角度調(diào)節(jié)桿得到。

　　(3)任意位置停止(自保持)。開啟或關(guān)閉過(guò)程中，如使電磁鐵YV1得電，YV2失電，液控蝶閥的活門即停在任意位置。

3、液控蝶閥應(yīng)用中典型故障分析處理

3.1、油壓不能建立

　　2009年8月，大泵主閥操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)換開關(guān)處于單動(dòng)位置。合上總電源開關(guān)和油泵電源開關(guān)，油泵開始向蓄能罐供油，直至壓力達(dá)到額定工作壓力17MPa為止，油泵停止工作。DN1200mm液控蝶閥單開按鈕合上，打到全開位置時(shí)，油壓瞬間下降至5MPa左右。而后油泵一直處于工作狀態(tài)，油壓也一直保持在10MPa附近，油壓一直無(wú)法建立。

　　先分析認(rèn)為，液壓油含雜質(zhì)，使插裝閥10、11和14關(guān)閉不到位，液壓油經(jīng)過(guò)插裝閥10、11、節(jié)流閥15和球式換向閥16流回油箱或經(jīng)過(guò)液控單向閥12、插裝閥14流回油箱，油泵打壓出現(xiàn)無(wú)法升到額定值。拆開油箱，卸下電機(jī)、油泵，觀察油箱內(nèi)液壓油油質(zhì)情況。發(fā)現(xiàn)液壓油變粘稠，含有一些顆粒物等雜質(zhì)。對(duì)液壓油采用過(guò)濾處理。拆卸插裝閥10、11、14，球式換向閥9、16，用柴油清洗干凈后重新安裝。重復(fù)上述工作，油壓一直保持在10MPa附近，油壓還是無(wú)法建立。故排除了油質(zhì)問(wèn)題。

　　接著考慮是否液壓油缸及油管路各密封件出現(xiàn)損壞而導(dǎo)致液壓油泄漏嚴(yán)重。該蝶閥設(shè)兩個(gè)蓄能罐。先關(guān)閉蓄能罐5-2的截止閥，打開蓄能罐5-1的截止閥，合上總電源開關(guān)和油泵電源開關(guān)，油泵開始向蓄能罐5-1供油。打壓直至壓力達(dá)到17MPa后，關(guān)閉蓄能罐5-1的截止閥，拆掉液壓油缸尾部的高壓膠管，關(guān)閉電源，使球式換向閥9和16上的電磁鐵YV1和YV2處于失電狀態(tài)。打開蓄能罐5-1的截止閥，蓄能罐內(nèi)的壓力油開始經(jīng)插裝閥10、11流到液壓油缸有桿腔。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，液壓油缸尾部(無(wú)桿腔處)有液壓油不斷流出。拆卸液壓油缸推桿、活塞發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)Y型圈密封件磨損變形。更換兩個(gè)Y型圈密封件，重新安裝液壓油缸等部件。經(jīng)真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn/)調(diào)試運(yùn)行，上述故障現(xiàn)象排除，油泵可以正常建壓。

3.2、電機(jī)空轉(zhuǎn)

　　2010年6月，小泵主閥操作系統(tǒng)合上總電源開關(guān)和油泵電源開關(guān)，油泵壓力始終停在0(原始位置)，油泵電機(jī)一直順時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)。停機(jī)拆卸電機(jī)、油泵，發(fā)現(xiàn)電機(jī)、油泵連接處的圓形軸套斷裂缺角，導(dǎo)致固定鍵脫落，電機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。更換圓形軸套或焊接斷裂缺角部分后，上述故障現(xiàn)象消失，小泵液控蝶閥可以正常工作。

3.3、臥式離心水泵緩慢反轉(zhuǎn)

　　2010年11月，臥式離心水泵停機(jī)，DN800mm液控蝶閥活門關(guān)到位后，臥式離心水泵出現(xiàn)緩慢反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，出水口鋼管段有水回流聲音。分析認(rèn)為，該現(xiàn)象可能是液控蝶閥活門密封面泄漏所致。液控蝶閥長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行使用，造成密封圈磨損或密封面接觸過(guò)盈量太小。通過(guò)擰緊布置在液控蝶閥活門周邊上的壓緊螺釘，調(diào)整活門密封圈，補(bǔ)償磨損量。經(jīng)此處理后，水泵沒(méi)有出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，液控蝶閥正常工作。如果液控蝶閥活門橡膠密封圈磨損嚴(yán)重，則需要及時(shí)更換。

3.4、液控蝶閥無(wú)法打開

　　2011年3月，在潤(rùn)滑油質(zhì)及控制系統(tǒng)正常情況下，DN800mm液控蝶閥無(wú)法打開。經(jīng)分析判斷，蓄能罐5-1不能保壓，氮?dú)鈮毫Σ粔�，需充氣。關(guān)閉蓄能罐5-1的截止閥，打開蓄能罐5-2的截止閥，讓蓄能罐5-2處于工作狀態(tài)，液控蝶閥活門可以正常打開，證實(shí)了蓄能罐5-1不能保壓。隨后對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的蓄能罐進(jìn)行了漏氣及皮囊破損檢查，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。

3.5、液壓操作系統(tǒng)油泵啟動(dòng)頻繁

　　2011年12月，大泵主閥液壓操作系統(tǒng)油泵啟動(dòng)頻繁。轉(zhuǎn)換開關(guān)處于聯(lián)動(dòng)位置，合上總電源開關(guān)和油泵電源開關(guān)。當(dāng)水泵在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，DN1200mm液控蝶閥油泵短時(shí)間運(yùn)行后，油壓能夠達(dá)到額定值17MPa，但維持時(shí)間很短，大約15min，很快下降到油泵啟動(dòng)值14.5MPa，致使油泵頻繁啟動(dòng)，以維持正常油壓，給設(shè)備安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。

　　現(xiàn)場(chǎng)對(duì)液控蝶閥系統(tǒng)及外觀進(jìn)行全面檢查。潤(rùn)滑油質(zhì)為新更換的抗磨液壓油，油質(zhì)情況正常。液控蝶閥外部無(wú)明顯的漏油點(diǎn)，溢流閥工作正常，液壓油缸活塞處兩個(gè)Y型圈密封件已更換，基本上可以排除油壓系統(tǒng)漏油的可能性。經(jīng)過(guò)分析判斷，球式換向閥9和16閥芯可能存在內(nèi)漏，密封不嚴(yán)，致使壓力油短路，造成油壓下降過(guò)快。對(duì)球式換向閥9和16進(jìn)行解體檢查發(fā)現(xiàn)，前者閥芯有明顯裂紋。更換該球式換向閥后，經(jīng)調(diào)試運(yùn)行，上述故障現(xiàn)象排除，油壓穩(wěn)定，油泵打壓可以正常工作。

4、液控蝶閥應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

　　從液控蝶閥十多年運(yùn)行中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象看，故障原因一般可考慮以下幾個(gè)方面，并逐個(gè)排查。

　　(1)不能開閥：①檢查油泵轉(zhuǎn)向是否對(duì)，正常應(yīng)順時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)。②常閉截止閥未關(guān)閉。③流量控制閥被關(guān)死�？纱蜷_并慢慢上調(diào)。④溢流閥壓力調(diào)得太低或失效。需檢修。⑤電磁閥閥芯卡阻。需拆下檢修。⑥其它閥門外泄漏嚴(yán)重。需拆下調(diào)整或檢修。

　　(2)開泵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或不能停機(jī)：①檢查濾油網(wǎng)是否堵塞，吸油管是否漏氣。②流量控制閥是否調(diào)得太小。若是，可適當(dāng)調(diào)大。③溢流閥壓力調(diào)得太低或失效泄漏。需檢修。④油泵出油管是否泄漏。⑤全開行程開關(guān)未到位，自動(dòng)保壓未啟動(dòng)。⑥常閉截止閥關(guān)閉未到位。

　　(3)泄漏嚴(yán)重，保壓效果不佳：①電磁閥孔內(nèi)雜物造成泄漏。檢查濾網(wǎng)是否良好，可開機(jī)多次沖去雜物。②常閉截止閥未關(guān)緊。③主油路中插裝閥有雜物。需清洗檢修。④蓄能罐充氣壓力不夠。需充氣。⑤油管路密封件損壞。需更換。

　　離心式水泵啟動(dòng)前，運(yùn)行人員往往忽視液控蝶閥油泵打壓是否正常，誤認(rèn)為只要油泵打壓能升至17MPa即可，對(duì)油壓具體情況沒(méi)有進(jìn)行仔細(xì)檢查，容易造成液控蝶閥運(yùn)行中產(chǎn)生故障。故液控蝶閥液壓系統(tǒng)在運(yùn)行前要認(rèn)真檢查。

　　實(shí)際運(yùn)行中，需定期檢查液壓油油質(zhì)情況。不符合清潔度和潤(rùn)滑性要求的，要更換液壓油，同時(shí)更換濾油器濾芯，徹底清洗油箱。應(yīng)定期檢查油箱油位。液壓裝置投入運(yùn)行后，需經(jīng)常到現(xiàn)場(chǎng)觀察運(yùn)行情況，查看是否有故障指示、漏油等異�，F(xiàn)象發(fā)生。如有，需及時(shí)處理。

5、液壓系統(tǒng)改進(jìn)措施

　　油質(zhì)情況直接關(guān)系液控蝶閥能否正常開啟或關(guān)閉。液控蝶閥運(yùn)行中，原先使用46號(hào)防銹汽輪機(jī)油，使用一段時(shí)間后，油質(zhì)變差，并含有一些顆粒物等雜質(zhì)。后來(lái)改用YB-N32抗磨液壓油，油質(zhì)情況得到改善。原液壓系統(tǒng)在球式換向閥16至油箱的回油管路上設(shè)置濾油器，液壓油過(guò)濾效果不佳。后采用在液控蝶閥柱塞油泵出油口處增設(shè)雙筒濾油器，即在油箱外殼上面卸掉油路連接管，增加一些管路連接件與雙筒濾油器對(duì)接，后者焊在出口鋼管管壁上，以便操作。該雙筒濾油器由二組過(guò)濾筒組成，互為工作與備用，可實(shí)現(xiàn)不停機(jī)切換過(guò)濾筒，不停機(jī)清洗或更換濾芯，保證主機(jī)正常連續(xù)工作。液控蝶閥柱塞油泵出油口處經(jīng)增設(shè)雙筒濾油器后，因液壓油質(zhì)問(wèn)題出現(xiàn)異常而導(dǎo)致的故障現(xiàn)象基本沒(méi)有發(fā)生。

6、結(jié)語(yǔ)

　　福清市閩江調(diào)水工程峽南泵站水泵機(jī)組出口安裝了蓄能罐式液控緩閉蝶閥，十多年的運(yùn)行過(guò)程中，雖然也出現(xiàn)了一些故障，但總體狀況不錯(cuò)，達(dá)到了預(yù)期的目的。實(shí)踐表明，要保證蓄能罐式液控緩閉蝶閥正常工作，最關(guān)鍵的是要加強(qiáng)維護(hù)，及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理;堅(jiān)持每個(gè)大修期更換全部密封件，每個(gè)小修期換油濾油，檢查調(diào)試，清洗油箱。油泵出油口處增設(shè)雙筒濾油器，可改善液壓油油質(zhì)，提高水泵出口液控蝶閥的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。