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閥門電動裝置常見故障及處理方法

[ 2015-08-31 ]

閥門電動裝置故障維修

　　一、閥門電動裝置概述：

　　隨著熱力發(fā)電廠裝機水平的不斷提升，對各類工藝管道閥門裝置也提出了更高的要求。特別是近幾年，中高壓、次高壓中小型機組的不斷上馬投產(chǎn)，各類介質(zhì)控制閥門故障逐漸成為了困擾正常生產(chǎn)的一大問題，雖然閥門及其控制裝置僅是其所在工藝管道系統(tǒng)的一個附屬設(shè)備，但當(dāng)出現(xiàn)故障，往往會引發(fā)較大范圍的停產(chǎn)事故或安全事故，因此對閥門及其控制裝置的日常維護保養(yǎng)及故障的及時處理變得越來越重要。

　　二、閥門電動裝置的傳動原理：

　　要想維護和使用好閥門電動裝置，就必須對其動力源傳動機構(gòu)及控制方式有一個全面深入的了解，通過這幾年對電動裝置維修獲得的經(jīng)驗來看，雖然生產(chǎn)電動裝置的廠家及規(guī)格型號多種多樣，究其傳動原理則大同小異，特別是常州地區(qū)出產(chǎn)的電動裝置其內(nèi)部結(jié)構(gòu)已基本標(biāo)準(zhǔn)化，且電廠所使用的電動裝置也已基本均使用出自該地的產(chǎn)品。故本文就常州產(chǎn)電動裝置的傳動原理做一簡單闡述，其詳細內(nèi)容可參看電動裝置隨機帶的產(chǎn)品說明書等資料。下圖為一常規(guī)型電動裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖：

　電動裝置一般由電動機、減速機構(gòu)、力矩控制機構(gòu)、行程控制機構(gòu)、開度指示機構(gòu)、手動/電動轉(zhuǎn)換機構(gòu)、手輪及電控部分組成。其中，減速機構(gòu)包括：一對直齒輪和渦輪副兩級傳動機構(gòu)組成，安裝在裝置內(nèi)部，從外部無法直觀看到，電動機輸出的動力既是通過此減速機構(gòu)傳遞給輸出軸⑧，從而帶動閥門閥桿啟閉閥門；力矩控制機構(gòu)可分為內(nèi)部不可見部分（即上圖⒀）及外部凸輪及微動開關(guān)（打開裝置指示盤蓋即可見位于右上角的單獨一塊），當(dāng)輸出軸上受到一定轉(zhuǎn)矩后，蝸桿除正常旋轉(zhuǎn)外，還受到軸向力產(chǎn)生軸向位移，若輸出軸上的轉(zhuǎn)矩過大，上圖中⒀力矩控制機構(gòu)即會帶動曲拐或撞塊從而帶動支架上附著的凸輪壓下微動開關(guān)，微動開關(guān)動作即可及時切斷電氣控制回路，使電動機停轉(zhuǎn)，同時發(fā)信給DCS控制系統(tǒng)模塊顯示報警信息，從而達到保護電動閥門的目的；行程控制機構(gòu)及開度指示機構(gòu)在開蓋后亦可見，其中行程控制機構(gòu)又稱計數(shù)器，由減速箱內(nèi)的大小傘齒輪及中傳齒輪帶動，其安裝位置在最下部，由計時齒輪組、凸輪（兩側(cè)各一只，用于控制開、關(guān)限位開關(guān)）及微動開關(guān)。閥門開度行程的調(diào)整即是通過此機構(gòu)來完成的；開度指示機構(gòu)一般安裝在中部，從外觀上看為一塑料指示盤，盤上畫有開關(guān)閥位置指示，同時還設(shè)有一微動開關(guān)和塑料凸輪，當(dāng)裝置運行時可帶動凸輪旋轉(zhuǎn)周期性地壓下微動開關(guān)，可作為閥門運行閃光信號使用；手動/電動切換機構(gòu)由手柄（外露可操作）、切換件、直立桿、離合器、壓簧組成，需手動操作時，將手柄推向手動方向，切換件（由凸輪、直立桿和扭簧組成）使離合器抬高并壓迫壓簧，當(dāng)手柄推到一定位置時，離合器即脫離渦輪而與手輪嚙合，同時直立桿在扭簧作用下直立于渦輪端面不使離合器落下，這樣當(dāng)手柄松開后也可進行手輪操作，當(dāng)需要電動操作時，電動機帶動渦輪轉(zhuǎn)動，支撐于渦輪端面上的直立桿會倒下，在壓簧的作用下使離合器迅速移向渦輪并與我路嚙合，同時脫開手輪，實現(xiàn)了手動到電動的自動切換。

　　三、閥門電動裝置的電氣控制原理：

　　對于電氣維護人員來說，除非閥門及電動裝置內(nèi)部機械機構(gòu)出現(xiàn)故障無法進行維修之外，其余故障均可通過一些簡單的低壓電氣專業(yè)知識來分析判斷并處理，因為電廠用閥門電動裝置除少部分是點動控制之外，其余大多為連續(xù)控制方式，即我們平時常講的電動機雙重連鎖正反轉(zhuǎn)控制，若電控回路上出現(xiàn)故障，采用一般的回路電阻法進行測量判斷即可解決問題，下圖為一常規(guī)型電動閥門裝置電氣原理圖：

　　注：KO：開閥接觸器KC：關(guān)閥接觸器GD：綠燈全關(guān)指示燈

　　SO：開閥按鈕SC：關(guān)閥按鈕RD：紅燈全開指示燈

　　LSO1：全開限位LSC1：全關(guān)限位YD：黃燈故障指示燈

　　TSO：開力矩TSC：關(guān)力矩LSF：閃光開關(guān)

　　對于運用DCS（集散控制系統(tǒng)）進行開/關(guān)閥操作的電氣控制來說，上圖中的SO/SC按鈕是由DCS模擬量輸出繼電器控制的，即模擬量控制模塊輸出中間繼電器的常開接點代替的。而相關(guān)的閥位控制信號的反饋，則是通過電動裝置內(nèi)的開/關(guān)閥限位開關(guān)向DCS模擬量輸入模塊提供，DCS控制程序中一般還寫入開/關(guān)閥時間語句，若開/關(guān)閥時間超過限值，限位信號仍未反饋回來，則會自動發(fā)“超時報警”信號，提示操作人員至現(xiàn)場查看閥門實際位置，并檢查是否存在明顯的故障，另外，如果電動裝置主回路或控制回路跳電，即上圖中空氣開關(guān)Q或熱繼電器FR動作，則DCS亦會發(fā)出綜合“故障”報警，提示運行人員該閥門無法進行操作，要求相關(guān)人員進行檢查處理。在正常情況下，當(dāng)操作指令發(fā)出后，DCS模擬量輸出模塊即會發(fā)出操作脈沖用以驅(qū)動中間繼電器線圈，輸出中間繼電器接點閉合，則上圖相應(yīng)的控制回路被接通，閥門電動機按指定方向旋轉(zhuǎn)，從而帶動裝置減速機構(gòu)動作，輸出軸則帶動閥門上的銅制絲母轉(zhuǎn)動，使閥芯絲桿運動，達到開閥或關(guān)閥的目的。而在DCS操作畫面上則當(dāng)電動裝置運行過程中，相應(yīng)的指示燈會不斷閃爍，直至限位信號反饋回來，指示燈會持續(xù)保持，報警欄內(nèi)會將下一次的反向操作允許顯現(xiàn)出來。若本次操作的是開閥，則開閥到位信號反饋回來后，報警欄內(nèi)會顯示“關(guān)允許”信號，反之，則為“開允許”信號，若“開/關(guān)允許”信號同時存在，則表明此時閥門處于中間位置狀態(tài)，并未達到“全開”或“全開”的極限位置，或雖然閥門實際位置已處于“全開”或“全關(guān)”，但由于限位信號反饋未到，則DCS模塊會認(rèn)為閥門還未到位，也會顯示出“開/關(guān)允許”同時存在的畫面，因此若出現(xiàn)上述情況，操作人員應(yīng)到現(xiàn)場確認(rèn)閥門的實際位置，然后才能繼續(xù)操作，否則可能造成裝置或閥門損壞。

　　四、閥門電動裝置常見故障現(xiàn)象及處理方法：

　　在了解了上述電動裝置的傳動原理及電氣控制原理后，一般的機械或電氣故障即可得到判斷處理。依據(jù)這幾年來的維修經(jīng)驗，為了能夠迅速查找并排除電動裝置在運行過程中發(fā)生的各類故障，建議當(dāng)故障出現(xiàn)后，立即查看DCS程序模塊各類指令及信號反饋情況，根據(jù)查出的結(jié)果，一般均可大致判斷故障點位置，然后再至現(xiàn)場查找故障原因并進行排除，這樣可大大節(jié)省故障排除時間。如果不分輕重，全面檢查電氣及機械情況，則即費時又費力。如果所發(fā)生的故障屬綜合性故障，則不僅要對故障點進行處理，還要復(fù)歸由此故障引發(fā)的其他保護動作（如復(fù)歸熱繼、查看限位及力矩動作情況等）。故障處理完畢后，一般均要進行上電試車三遍以上，以確保故障排除徹底，裝置動作可靠。

　　首先是電氣方面的故障及排除方法：

　　1、故障現(xiàn)象：裝置不動作，DCS報超時報警。

　　故障原因：a、電源沒送上（包括主回路及控制回路電源）

　　b、主回路缺相。

　　c、控制回路不通（限位接點未閉合、DCS帶連鎖保護等）

　　故障處理：a、檢查各回路電源電壓是否正常，若無電則送電。

　　b、檢查主回路各相接線是否有斷路現(xiàn)象，若有則查出斷路點恢復(fù)。

　　c、檢查開/關(guān)閥限位及力矩開關(guān)動作是否正常，該閥門在DCS控制工藝中是否帶有連鎖保護等。

　　2、故障現(xiàn)象：DCS操作指令一經(jīng)發(fā)出即報“故障“報警

　　故障原因：a、主回路有短路現(xiàn)象，造成熱繼電器保護動作或電源開關(guān)跳閘。

　　b、電動裝置內(nèi)部機械或閥門本體卡澀造成過力矩保護動作。

　　c、電動裝置的力矩控制機構(gòu)本身存在故障或力矩整定值太小。

　　故障處理：a、檢查電源開關(guān)是否跳閘，檢查熱繼電器是否動作，若有則進行復(fù)歸并進一步查找短路點，實際工作中曾遇到的一種情況值得注意，即短路點發(fā)生在裝置電機引線處，查找此故障點頗費了一番功夫，用萬用表測量電機引線對外殼接地，起初以為是電機定子線圈碰殼，待拆下電機后才發(fā)現(xiàn)系該裝置在裝配過程中不注意，將電機引線夾在連接口凸臺上損壞了絕緣造成短路，重新處理絕緣并小心安裝后試車正常。

　　b、手動盤車查看傳動機構(gòu)是否卡澀，閥門本體是否卡澀，若確有卡澀則需將裝置與閥體分離，再分別盤車查看卡澀部位是在裝置內(nèi)部還是在閥門本體上，具體處理方法見下面機械方面的故障處理。

　　c、檢查裝置的力矩整定值，一般根據(jù)閥門的大小進行整定，裝置在出廠前已按要求調(diào)整好的力矩不需再行調(diào)整，建議根據(jù)現(xiàn)場實際要求，將力矩值調(diào)整在6-8之間為宜，除非特殊情況下為了確保閥門的關(guān)閉嚴(yán)密，可將力矩放大到9或10（及極限值），關(guān)閥操作結(jié)束后還應(yīng)將力矩調(diào)小。

　　3、故障現(xiàn)象：DCS操作正常，裝置動作正常，但報“超時報警”故障。

　　故障原因：a、開/關(guān)閥限位動作信號未反饋或反饋未被DCS模擬量輸入模塊接收到。

　　b、電動裝置行程控制機構(gòu)故障，雖裝置動作正常但限位計數(shù)器不動作，限位不能正常動作，將到位信號反饋回來。

　　c、裝置內(nèi)部中傳齒輪磨損，無法驅(qū)動行程控制機構(gòu)。

　　故障處理：a、一旦遇到此種情況，處理人員頭腦中首先應(yīng)想到應(yīng)該是限位信號反饋不到位造成。可立即查閱該閥門信號反饋的DCS點號表，查出相應(yīng)的端子號，用萬用表測量反饋信號端子之間是否有24V電壓，若有則說明裝置內(nèi)限位未動作，故障點可確定為裝置內(nèi)行程控制機構(gòu)；若無電壓則說明限位動作正常，可進一步測量進入DCS模擬量輸入模塊前的進線保險是否熔斷或模塊內(nèi)相應(yīng)接線端子是否松動虛接。當(dāng)然還有一更直接的辦法進行判斷，即直接進入DCS在線程序中進行直觀的檢查是否有反饋信號不到位情況，若確實存在則將DCS柜內(nèi)接線端子打開，直接用短接線將兩端子短接，查看DCS在線程序信號反饋情況是否正常，若正常則可判斷為裝置內(nèi)行程控制機構(gòu)有問題，若仍然無反饋則可確定為DCS模塊故障。

　　b、實際檢修中曾遇到由于閥門及電動裝置所處運行環(huán)境溫度較高，造成行程控制機構(gòu)上的凸輪（材質(zhì)為硬塑料）松動而無法壓住限位開關(guān)的現(xiàn)象；還遇到因行程控制機構(gòu)（即計數(shù)器）固定螺栓松動造成計數(shù)器不動作現(xiàn)象；還有因裝置安裝于室外，外殼密封不嚴(yán)造成雨水進入，使計數(shù)器銹死不動作的現(xiàn)象，因此由于運行環(huán)境影響較大，裝置內(nèi)的行程控制機構(gòu)的故障幾率較大，當(dāng)出現(xiàn)裝置故障時應(yīng)注意檢查此部分的工作情況。

　　c、若檢查計數(shù)器本身正常，當(dāng)電動或手動盤車時計數(shù)器不動作，則可判定為裝置內(nèi)部中傳齒輪存在問題，需將裝置解體才能查明原因。實際工作中曾遇到當(dāng)裝置解體后發(fā)現(xiàn)中傳齒輪（銅制）磨損現(xiàn)象。當(dāng)然也存在齒輪軸彎曲變形造成齒輪無法正常嚙合的現(xiàn)象，這種情況只能將中傳齒輪換掉并調(diào)整好安裝位置，才能恢復(fù)行程控制機構(gòu)的正常功能。

　　其次是機械方面的故障，通過上面幾例電氣常見故障的說明不難看出，往往由于機械傳動方面存在故障，在電氣控制方面也有所表現(xiàn)，因此平時應(yīng)多注意積累經(jīng)驗，以便迅速判斷故障點并酌情進行處理。

　　1、故障現(xiàn)象：電動裝置上的手動/電動切換手柄不起作用，手動無法盤車。

　　故障原因：a、手柄所連接的凸輪（位置裝在減速箱內(nèi)部）上的傳動鍵被磨損，凸輪不能被手柄帶動。

　　b、手動/電動切換機構(gòu)內(nèi)的直立桿彎曲變形，當(dāng)手柄自動復(fù)位時，中間離合器因沒有直立桿的支撐而掉下，無法實現(xiàn)與手輪的嚙合。

　　c、中間離合器由于主軸變形造成嚙合不良而無法手動。

　　故障處理：此類情況需根據(jù)裝置所連接閥門的重要性酌情進行處理，如果由于工藝條件限制無法進行解體檢修，則可僅僅利用電動進行閥門的啟閉操作，但要注意不宜頻繁進行操作，以免造成不必要的大面積停機故障出現(xiàn)。裝置內(nèi)部機構(gòu)或元件的損壞一般在現(xiàn)場無法就地解決，需拆下后進行解體檢修，所需時間較長，如果有備件可直接將備件換上，需注意的是無論是修復(fù)后重新安裝還是將備用裝置直接換上，除了要保證接線無誤外，一般行程均要求重新調(diào)整并試車正常方可交付運行方使用。

　　2、故障現(xiàn)象：閥門一經(jīng)操作即報“故障”，手動盤車較重甚至無法盤動。

　　故障原因：a、閥桿盤根干結(jié)抱死，使閥桿無法正常動作。

　　b、閥體上的傳動螺母（全銅制或鑲銅制）上的螺紋被剝落，現(xiàn)場可見掉落的銅屑。

　　c、閥體上的傳動螺母上部下部推力球軸承損壞卡澀，造成無法動作。

　　d、電動裝置內(nèi)部輸出軸彎曲變形，造成渦輪蝸桿鎖死。

　　故障處理：a、遇此情況需先將裝置與閥體分開，通電試車，若裝置動作正常，則故障點在閥體一側(cè)，在保證閥芯保持不動的前提下，將閥體上部傳動螺母及其推力球軸承拆下檢查，若傳動螺母螺紋剝落，則需重新加工同樣規(guī)格尺寸的銅制或鑲銅螺母進行更換；若是推力球軸承卡澀，則直接更換軸承即可。

　　b、還有一種情況，由于閥門長期不動作，閥芯被卡住，盤根干結(jié)致使閥門無法正常動作。此情況可采用加力桿手動盤車兩至三周，待各部位松動后，再進行電動操作，但需重新調(diào)整或更換新盤根并調(diào)整盤根壓蓋螺栓，還要在閥桿螺紋上涂抹潤滑脂，防止閥桿自鎖造成過大轉(zhuǎn)矩損壞銅制螺母。

　　c、若確定為裝置內(nèi)部卡澀，則需進行裝置解體檢修。

　　當(dāng)然，上述幾種常見的電動閥門故障及處理方法不能涵蓋所有現(xiàn)場運行可能遇見的不同情況，但是本文主要想通過這幾種典型故障案例的論述，來表達一種故障處理的基本思路，達到前面提到的縮短故障處理時間、提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患的目的。

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