閥門(mén)電動(dòng)裝置故障維修

　　

　　一、閥門(mén)電動(dòng)裝置概述：

　　

　　隨著(zhù)熱力發(fā)電廠(chǎng)裝機水平的不斷提升，對各類(lèi)工藝管道閥門(mén)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(lèi)介質(zhì)控制閥門(mén)故障逐漸成為了困擾正常生產(chǎn)的一大問(wèn)題，雖然閥門(mén)及其控制裝置僅是其所在工藝管道系統的一個(gè)附屬設備，但當出現故障，往往會(huì )引發(fā)較大范圍的停產(chǎn)事故或安全事故，因此對閥門(mén)及其控制裝置的日常維護保養及故障的及時(shí)處理變得越來(lái)越重要。

　　

　　二、閥門(mén)電動(dòng)裝置的傳動(dòng)原理：

　　

　　要想維護和使用好閥門(mén)電動(dòng)裝置，就必須對其動(dòng)力源傳動(dòng)機構及控制方式有一個(gè)全面深入的了解，通過(guò)這幾年對電動(dòng)裝置維修獲得的經(jīng)驗來(lái)看，雖然生產(chǎn)電動(dòng)裝置的廠(chǎng)家及規格型號多種多樣，究其傳動(dòng)原理則大同小異，特別是常州地區出產(chǎn)的電動(dòng)裝置其內部結構已基本標準化，且電廠(chǎng)所使用的電動(dòng)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(dòng)裝置的傳動(dòng)原理做一簡(jiǎn)單闡述，其詳細內容可參看電動(dòng)裝置隨機帶的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)等資料。下圖為一常規型電動(dòng)裝置內部結構示意圖：

　　

　電動(dòng)裝置一般由電動(dòng)機、減速機構、力矩控制機構、行程控制機構、開(kāi)度指示機構、手動(dòng)/電動(dòng)轉換機構、手輪及電控部分組成。其中，減速機構包括：一對直齒輪和渦輪副兩級傳動(dòng)機構組成，安裝在裝置內部，從外部無(wú)法直觀(guān)看到，電動(dòng)機輸出的動(dòng)力既是通過(guò)此減速機構傳遞給輸出軸⑧，從而帶動(dòng)閥門(mén)閥桿啟閉閥門(mén)；力矩控制機構可分為內部不可見(jiàn)部分（即上圖⒀）及外部凸輪及微動(dòng)開(kāi)關(guān)（打開(kāi)裝置指示盤(pán)蓋即可見(jiàn)位于右上角的單獨一塊），當輸出軸上受到一定轉矩后，蝸桿除正常旋轉外，還受到軸向力產(chǎn)生軸向位移，若輸出軸上的轉矩過(guò)大，上圖中⒀力矩控制機構即會(huì )帶動(dòng)曲拐或撞塊從而帶動(dòng)支架上附著(zhù)的凸輪壓下微動(dòng)開(kāi)關(guān)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作即可及時(shí)切斷電氣控制回路，使電動(dòng)機停轉，同時(shí)發(fā)信給DCS控制系統模塊顯示報警信息，從而達到保護電動(dòng)閥門(mén)的目的；行程控制機構及開(kāi)度指示機構在開(kāi)蓋后亦可見(jiàn)，其中行程控制機構又稱(chēng)計數器，由減速箱內的大小傘齒輪及中傳齒輪帶動(dòng)，其安裝位置在最下部，由計時(shí)齒輪組、凸輪（兩側各一只，用于控制開(kāi)、關(guān)限位開(kāi)關(guān)）及微動(dòng)開(kāi)關(guān)。閥門(mén)開(kāi)度行程的調整即是通過(guò)此機構來(lái)完成的；開(kāi)度指示機構一般安裝在中部，從外觀(guān)上看為一塑料指示盤(pán)，盤(pán)上畫(huà)有開(kāi)關(guān)閥位置指示，同時(shí)還設有一微動(dòng)開(kāi)關(guān)和塑料凸輪，當裝置運行時(shí)可帶動(dòng)凸輪旋轉周期性地壓下微動(dòng)開(kāi)關(guān)，可作為閥門(mén)運行閃光信號使用；手動(dòng)/電動(dòng)切換機構由手柄（外露可操作）、切換件、直立桿、離合器、壓簧組成，需手動(dòng)操作時(shí)，將手柄推向手動(dòng)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，當手柄推到一定位置時(shí)，離合器即脫離渦輪而與手輪嚙合，同時(shí)直立桿在扭簧作用下直立于渦輪端面不使離合器落下，這樣當手柄松開(kāi)后也可進(jìn)行手輪操作，當需要電動(dòng)操作時(shí)，電動(dòng)機帶動(dòng)渦輪轉動(dòng)，支撐于渦輪端面上的直立桿會(huì )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(shí)脫開(kāi)手輪，實(shí)現了手動(dòng)到電動(dòng)的自動(dòng)切換。

　　

　　三、閥門(mén)電動(dòng)裝置的電氣控制原理：

　　

　　對于電氣維護人員來(lái)說(shuō)，除非閥門(mén)及電動(dòng)裝置內部機械機構出現故障無(wú)法進(jìn)行維修之外，其余故障均可通過(guò)一些簡(jiǎn)單的低壓電氣專(zhuān)業(yè)知識來(lái)分析判斷并處理，因為電廠(chǎng)用閥門(mén)電動(dòng)裝置除少部分是點(diǎn)動(dòng)控制之外，其余大多為連續控制方式，即我們平時(shí)常講的電動(dòng)機雙重連鎖正反轉控制，若電控回路上出現故障，采用一般的回路電阻法進(jìn)行測量判斷即可解決問(wèn)題，下圖為一常規型電動(dòng)閥門(mén)裝置電氣原理圖：

　　

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

　　

　　SO：開(kāi)閥按鈕SC：關(guān)閥按鈕RD：紅燈全開(kāi)指示燈

　　

　　LSO1：全開(kāi)限位LSC1：全關(guān)限位YD：黃燈故障指示燈

　　

　　TSO：開(kāi)力矩TSC：關(guān)力矩LSF：閃光開(kāi)關(guān)

　　

　　對于運用DCS（集散控制系統）進(jìn)行開(kāi)/關(guān)閥操作的電氣控制來(lái)說(shuō)，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(kāi)接點(diǎn)代替的。而相關(guān)的閥位控制信號的反饋，則是通過(guò)電動(dòng)裝置內的開(kāi)/關(guān)閥限位開(kāi)關(guān)向DCS模擬量輸入模塊提供，DCS控制程序中一般還寫(xiě)入開(kāi)/關(guān)閥時(shí)間語(yǔ)句，若開(kāi)/關(guān)閥時(shí)間超過(guò)限值，限位信號仍未反饋回來(lái)，則會(huì )自動(dòng)發(fā)“超時(shí)報警”信號，提示操作人員至現場(chǎng)查看閥門(mén)實(shí)際位置，并檢查是否存在明顯的故障，另外，如果電動(dòng)裝置主回路或控制回路跳電，即上圖中空氣開(kāi)關(guān)Q或熱繼電器FR動(dòng)作，則DCS亦會(huì )發(fā)出綜合“故障”報警，提示運行人員該閥門(mén)無(wú)法進(jìn)行操作，要求相關(guān)人員進(jìn)行檢查處理。在正常情況下，當操作指令發(fā)出后，DCS模擬量輸出模塊即會(huì )發(fā)出操作脈沖用以驅動(dòng)中間繼電器線(xiàn)圈，輸出中間繼電器接點(diǎn)閉合，則上圖相應的控制回路被接通，閥門(mén)電動(dòng)機按指定方向旋轉，從而帶動(dòng)裝置減速機構動(dòng)作，輸出軸則帶動(dòng)閥門(mén)上的銅制絲母轉動(dòng)，使閥芯絲桿運動(dòng)，達到開(kāi)閥或關(guān)閥的目的。而在DCS操作畫(huà)面上則當電動(dòng)裝置運行過(guò)程中，相應的指示燈會(huì )不斷閃爍，直至限位信號反饋回來(lái)，指示燈會(huì )持續保持，報警欄內會(huì )將下一次的反向操作允許顯現出來(lái)。若本次操作的是開(kāi)閥，則開(kāi)閥到位信號反饋回來(lái)后，報警欄內會(huì )顯示“關(guān)允許”信號，反之，則為“開(kāi)允許”信號，若“開(kāi)/關(guān)允許”信號同時(shí)存在，則表明此時(shí)閥門(mén)處于中間位置狀態(tài)，并未達到“全開(kāi)”或“全開(kāi)”的極限位置，或雖然閥門(mén)實(shí)際位置已處于“全開(kāi)”或“全關(guān)”，但由于限位信號反饋未到，則DCS模塊會(huì )認為閥門(mén)還未到位，也會(huì )顯示出“開(kāi)/關(guān)允許”同時(shí)存在的畫(huà)面，因此若出現上述情況，操作人員應到現場(chǎng)確認閥門(mén)的實(shí)際位置，然后才能繼續操作，否則可能造成裝置或閥門(mén)損壞。

　　

　　四、閥門(mén)電動(dòng)裝置常見(jiàn)故障現象及處理方法：

　　

　　在了解了上述電動(dòng)裝置的傳動(dòng)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。依據這幾年來(lái)的維修經(jīng)驗，為了能夠迅速查找并排除電動(dòng)裝置在運行過(guò)程中發(fā)生的各類(lèi)故障，建議當故障出現后，立即查看DCS程序模塊各類(lèi)指令及信號反饋情況，根據查出的結果，一般均可大致判斷故障點(diǎn)位置，然后再至現場(chǎng)查找故障原因并進(jìn)行排除，這樣可大大節省故障排除時(shí)間。如果不分輕重，全面檢查電氣及機械情況，則即費時(shí)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(diǎn)進(jìn)行處理，還要復歸由此故障引發(fā)的其他保護動(dòng)作（如復歸熱繼、查看限位及力矩動(dòng)作情況等）。故障處理完畢后，一般均要進(jìn)行上電試車(chē)三遍以上，以確保故障排除徹底，裝置動(dòng)作可靠。

　　

　　首先是電氣方面的故障及排除方法：

　　

　　1、故障現象：裝置不動(dòng)作，DCS報超時(shí)報警。

　　

　　故障原因：a、電源沒(méi)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(diǎn)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(wú)電則送電。

　　

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

　　

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

　　

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

　　

　　故障原因：a、主回路有短路現象，造成熱繼電器保護動(dòng)作或電源開(kāi)關(guān)跳閘。

　　

　　b、電動(dòng)裝置內部機械或閥門(mén)本體卡澀造成過(guò)力矩保護動(dòng)作。

　　

　　c、電動(dòng)裝置的力矩控制機構本身存在故障或力矩整定值太小。

　　

　　故障處理：a、檢查電源開(kāi)關(guān)是否跳閘，檢查熱繼電器是否動(dòng)作，若有則進(jìn)行復歸并進(jìn)一步查找短路點(diǎn)，實(shí)際工作中曾遇到的一種情況值得注意，即短路點(diǎn)發(fā)生在裝置電機引線(xiàn)處，查找此故障點(diǎn)頗費了一番功夫，用萬(wàn)用表測量電機引線(xiàn)對外殼接地，起初以為是電機定子線(xiàn)圈碰殼，待拆下電機后才發(fā)現系該裝置在裝配過(guò)程中不注意，將電機引線(xiàn)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(chē)正常。

　　

　　b、手動(dòng)盤(pán)車(chē)查看傳動(dòng)機構是否卡澀，閥門(mén)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(pán)車(chē)查看卡澀部位是在裝置內部還是在閥門(mén)本體上，具體處理方法見(jiàn)下面機械方面的故障處理。

　　

　　c、檢查裝置的力矩整定值，一般根據閥門(mén)的大小進(jìn)行整定，裝置在出廠(chǎng)前已按要求調整好的力矩不需再行調整，建議根據現場(chǎng)實(shí)際要求，將力矩值調整在6-8之間為宜，除非特殊情況下為了確保閥門(mén)的關(guān)閉嚴密，可將力矩放大到9或10（及極限值），關(guān)閥操作結束后還應將力矩調小。

　　

　　3、故障現象：DCS操作正常，裝置動(dòng)作正常，但報“超時(shí)報警”故障。

　　

　　故障原因：a、開(kāi)/關(guān)閥限位動(dòng)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(dòng)裝置行程控制機構故障，雖裝置動(dòng)作正常但限位計數器不動(dòng)作，限位不能正常動(dòng)作，將到位信號反饋回來(lái)。

　　

　　c、裝置內部中傳齒輪磨損，無(wú)法驅動(dòng)行程控制機構。

　　

　　故障處理：a、一旦遇到此種情況，處理人員頭腦中首先應想到應該是限位信號反饋不到位造成?？闪⒓床殚喸撻y門(mén)信號反饋的DCS點(diǎn)號表，查出相應的端子號，用萬(wàn)用表測量反饋信號端子之間是否有24V電壓，若有則說(shuō)明裝置內限位未動(dòng)作，故障點(diǎn)可確定為裝置內行程控制機構；若無(wú)電壓則說(shuō)明限位動(dòng)作正常，可進(jìn)一步測量進(jìn)入DCS模擬量輸入模塊前的進(jìn)線(xiàn)保險是否熔斷或模塊內相應接線(xiàn)端子是否松動(dòng)虛接。當然還有一更直接的辦法進(jìn)行判斷，即直接進(jìn)入DCS在線(xiàn)程序中進(jìn)行直觀(guān)的檢查是否有反饋信號不到位情況，若確實(shí)存在則將DCS柜內接線(xiàn)端子打開(kāi)，直接用短接線(xiàn)將兩端子短接，查看DCS在線(xiàn)程序信號反饋情況是否正常，若正常則可判斷為裝置內行程控制機構有問(wèn)題，若仍然無(wú)反饋則可確定為DCS模塊故障。

　　

　　b、實(shí)際檢修中曾遇到由于閥門(mén)及電動(dòng)裝置所處運行環(huán)境溫度較高，造成行程控制機構上的凸輪（材質(zhì)為硬塑料）松動(dòng)而無(wú)法壓住限位開(kāi)關(guān)的現象；還遇到因行程控制機構（即計數器）固定螺栓松動(dòng)造成計數器不動(dòng)作現象；還有因裝置安裝于室外，外殼密封不嚴造成雨水進(jìn)入，使計數器銹死不動(dòng)作的現象，因此由于運行環(huán)境影響較大，裝置內的行程控制機構的故障幾率較大，當出現裝置故障時(shí)應注意檢查此部分的工作情況。

　　

　　c、若檢查計數器本身正常，當電動(dòng)或手動(dòng)盤(pán)車(chē)時(shí)計數器不動(dòng)作，則可判定為裝置內部中傳齒輪存在問(wèn)題，需將裝置解體才能查明原因。實(shí)際工作中曾遇到當裝置解體后發(fā)現中傳齒輪（銅制）磨損現象。當然也存在齒輪軸彎曲變形造成齒輪無(wú)法正常嚙合的現象，這種情況只能將中傳齒輪換掉并調整好安裝位置，才能恢復行程控制機構的正常功能。

　　

　　其次是機械方面的故障，通過(guò)上面幾例電氣常見(jiàn)故障的說(shuō)明不難看出，往往由于機械傳動(dòng)方面存在故障，在電氣控制方面也有所表現，因此平時(shí)應多注意積累經(jīng)驗，以便迅速判斷故障點(diǎn)并酌情進(jìn)行處理。

　　

　　1、故障現象：電動(dòng)裝置上的手動(dòng)/電動(dòng)切換手柄不起作用，手動(dòng)無(wú)法盤(pán)車(chē)。

　　

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

　　

　　b、手動(dòng)/電動(dòng)切換機構內的直立桿彎曲變形，當手柄自動(dòng)復位時(shí)，中間離合器因沒(méi)有直立桿的支撐而掉下，無(wú)法實(shí)現與手輪的嚙合。

　　

　　c、中間離合器由于主軸變形造成嚙合不良而無(wú)法手動(dòng)。

　　

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

　　

　　2、故障現象：閥門(mén)一經(jīng)操作即報“故障”，手動(dòng)盤(pán)車(chē)較重甚至無(wú)法盤(pán)動(dòng)。

　　

　　故障原因：a、閥桿盤(pán)根干結抱死，使閥桿無(wú)法正常動(dòng)作。

　　

　　b、閥體上的傳動(dòng)螺母（全銅制或鑲銅制）上的螺紋被剝落，現場(chǎng)可見(jiàn)掉落的銅屑。

　　

　　c、閥體上的傳動(dòng)螺母上部下部推力球軸承損壞卡澀，造成無(wú)法動(dòng)作。

　　

　　d、電動(dòng)裝置內部輸出軸彎曲變形，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(kāi)，通電試車(chē)，若裝置動(dòng)作正常，則故障點(diǎn)在閥體一側，在保證閥芯保持不動(dòng)的前提下，將閥體上部傳動(dòng)螺母及其推力球軸承拆下檢查，若傳動(dòng)螺母螺紋剝落，則需重新加工同樣規格尺寸的銅制或鑲銅螺母進(jìn)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(mén)長(cháng)期不動(dòng)作，閥芯被卡住，盤(pán)根干結致使閥門(mén)無(wú)法正常動(dòng)作。此情況可采用加力桿手動(dòng)盤(pán)車(chē)兩至三周，待各部位松動(dòng)后，再進(jìn)行電動(dòng)操作，但需重新調整或更換新盤(pán)根并調整盤(pán)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(guò)大轉矩損壞銅制螺母。

　　

　　c、若確定為裝置內部卡澀，則需進(jìn)行裝置解體檢修。

　　

　　當然，上述幾種常見(jiàn)的電動(dòng)閥門(mén)故障及處理方法不能涵蓋所有現場(chǎng)運行可能遇見(jiàn)的不同情況，但是本文主要想通過(guò)這幾種典型故障案例的論述，來(lái)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(shí)間、提前發(fā)現設備隱患的目的。