李 斌，韋 春，李 成，朱子龍，李 超

（南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局天津分局，天津300000）

1 南水北調(diào)中線天津干線電動(dòng)蝶閥應(yīng)用概況

天津干線是南水北調(diào)中線工程總干渠的一部分，其主要任務(wù)和作用除向天津輸水外，還具有向沿河北省各縣（市）供水任務(wù)。天津干線沿線共計(jì)向河北供水5 m3/s，渠首自總干渠西黑山分水閘上引水，向東經(jīng)河北省保定市徐水區(qū)、雄安新區(qū)、高碑店市及廊坊市固安縣、永清縣，霸州市、安次區(qū)進(jìn)入天津市武清、北辰、西青三區(qū)后進(jìn)入外環(huán)河，總長(zhǎng)度155 km。天津干線共設(shè)分水口9座，分別向沿線縣市供水，在兩處保水堰還設(shè)有退水口2座用以應(yīng)急調(diào)度及停水檢修時(shí)排出暗涵內(nèi)積水。退水閘門(mén)及分水閘門(mén)均采用電動(dòng)蝶閥控制輸水管道的流量與啟閉。閘門(mén)直徑范圍為DN300-DN1400，為帶啟閉刻度的暗桿閘閥，其中9處分水口的電動(dòng)蝶閥具有遠(yuǎn)程控制功能，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程閘門(mén)開(kāi)度的調(diào)度指令自動(dòng)化響應(yīng)。

2 電動(dòng)蝶閥工作原理概述

電動(dòng)蝶閥是根據(jù)旋轉(zhuǎn)閥桿同時(shí)帶動(dòng)閥板轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)啟閉閘門(mén)，在閥體圓柱形通道內(nèi)，圓盤(pán)形碟板繞著軸線旋轉(zhuǎn)，主要是旋轉(zhuǎn)碟板90°來(lái)控制流量，當(dāng)?shù)宓竭_(dá)90°時(shí)，閥門(mén)處于全開(kāi)狀態(tài)，同時(shí)可以改變碟板的角度來(lái)調(diào)節(jié)介質(zhì)流量，一般安裝于管道的直徑方向。電動(dòng)蝶閥與閥桿自身沒(méi)有鎖定能力，為了有效的調(diào)節(jié)流量需裝渦輪減速器，加裝渦輪減速器的蝶閥不僅使蝶閥有自鎖能力，還能改變蝶閥的操作性能及更準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)介質(zhì)流量。電動(dòng)蝶閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電動(dòng)蝶閥結(jié)構(gòu)示意圖

電動(dòng)蝶閥的特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形尺寸小，重量輕，適用于大孔徑；（2）流體阻力小，全開(kāi)時(shí)，閥座通道有效流通面積較大，因而流體阻力較?。唬?）啟閉方便迅速，調(diào)節(jié)性能好，蝶閥旋轉(zhuǎn)90°既可完成啟閉；通過(guò)改變碟板的旋轉(zhuǎn)角度可以分級(jí)控制流量；（4）啟閉力矩較小，由于轉(zhuǎn)軸兩側(cè)碟板受介質(zhì)作用基本相等，而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方向相反，因而啟閉較省力；（5）低壓密封性能好，密封面材料一般采用橡膠、塑料，蝶閥的使用壓力和工作溫度范圍較小。

鑒于以上特點(diǎn)，在介質(zhì)的流量控制系統(tǒng)中，電動(dòng)蝶閥得到了廣泛的應(yīng)用，同樣也用于南水北調(diào)中線工程的分水閥門(mén)參與了沿線受水地區(qū)的分水調(diào)度。

3 常見(jiàn)故障分析及解決方案

3.1 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸不轉(zhuǎn)動(dòng)

具體原因分析：電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)離合器嚙合在手動(dòng)側(cè)，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，導(dǎo)致電機(jī)空轉(zhuǎn)；電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所帶動(dòng)的蝸輪蝸桿出現(xiàn)磨損打滑，導(dǎo)致電機(jī)空轉(zhuǎn)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出主軸不轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)電源線接觸不可靠，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活。

解決方案：對(duì)于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)空轉(zhuǎn)，判斷電源無(wú)故障后，必須打開(kāi)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一級(jí)蝸輪蝸桿箱，檢查蝸輪蝸桿磨損情況，如果磨損嚴(yán)重，只能返廠修復(fù)，或更換新的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；如果為離合器故障，可以針對(duì)機(jī)械損傷程度制定合適的修復(fù)方式，如矯正撥叉部件，重新進(jìn)行裝配；調(diào)整離合器齒輪行程；更換損毀零件等。

3.2 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)過(guò)熱故障

具體原因分析：電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)頻繁操作，導(dǎo)致電機(jī)真實(shí)過(guò)熱，引發(fā)保護(hù)動(dòng)作；電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承損壞無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，由電機(jī)堵轉(zhuǎn)引起電機(jī)過(guò)熱。

解決方案：對(duì)于電機(jī)軸承損壞，應(yīng)更換軸承；對(duì)于短期內(nèi)頻繁啟動(dòng)的電動(dòng)蝶閥應(yīng)適當(dāng)拉長(zhǎng)動(dòng)作間歇時(shí)間，盡可能的對(duì)多個(gè)動(dòng)作指令進(jìn)行合并降低啟停次數(shù)。

3.3 電動(dòng)蝶閥遠(yuǎn)程控制總線丟信

具體原因分析：電動(dòng)蝶閥控制器通信功能損壞：PLC通信模塊故障；通信參數(shù)設(shè)置與通信模塊不匹配；PLC通信網(wǎng)關(guān)接口設(shè)置錯(cuò)誤；信號(hào)線破損短路、斷路導(dǎo)致信息傳輸故障。

解決方案：檢查PLC通信模塊、電動(dòng)蝶閥控制器有無(wú)故障報(bào)警；檢查通信網(wǎng)關(guān)接口是否與系統(tǒng)設(shè)置相符，網(wǎng)關(guān)接口是否選擇正確；對(duì)通信設(shè)置參數(shù)進(jìn)行重新校對(duì)，檢查通信線路通斷情況。

3.4 蝶閥機(jī)械指針與執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)字顯示窗口不符

具體原因分析：電動(dòng)蝶閥渦輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)打滑，脫扣或損壞；電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器損壞，不能正確執(zhí)行操作指令；機(jī)械指針與閥板軸連接松動(dòng)；閥門(mén)初始位置設(shè)定有偏差，長(zhǎng)期運(yùn)行后導(dǎo)致誤差累積明顯。

解決方案：用扳手?jǐn)Q緊機(jī)械指針與閥板軸連接；如電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)顯窗是否有跳變、報(bào)警、亂碼等故障，應(yīng)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行更換；如渦輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)打滑、脫扣、損壞應(yīng)對(duì)傳動(dòng)部位進(jìn)行更換；如初始位置設(shè)置有偏差，應(yīng)當(dāng)對(duì)閥門(mén)進(jìn)行重新校正。

3.5 蝶閥機(jī)械限位螺栓損壞

具體原因分析：機(jī)械限位螺栓調(diào)節(jié)位置使渦輪實(shí)際角位移范圍小于行程限制器設(shè)定范圍，導(dǎo)致渦輪在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)其機(jī)械撞擊造成損壞；電動(dòng)蝶閥過(guò)力矩限制器故障，導(dǎo)致電動(dòng)操作時(shí)對(duì)其機(jī)械撞擊造成損壞；人工操作手輪轉(zhuǎn)動(dòng)蝶閥時(shí)，使用借力工具對(duì)限位造成損壞。

解決方案：更換已經(jīng)損壞的機(jī)械限位，并對(duì)蝶閥傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢查，如果發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)中多處危險(xiǎn)點(diǎn)、薄弱零件發(fā)生損壞，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行徹底更換。

4 意見(jiàn)及建議

南水北調(diào)中線工程天津干線通水運(yùn)行4年來(lái)，全線44臺(tái)電動(dòng)蝶閥管理規(guī)范，保養(yǎng)及時(shí)，為工程的平穩(wěn)運(yùn)行提供了可靠的設(shè)備保障。然而從提高蝶閥使用壽命，保證蝶閥運(yùn)行狀態(tài)，方便蝶閥故障整改的角度出發(fā)，對(duì)設(shè)備的改進(jìn)提出如下建議：

（1）增加和優(yōu)化閘站監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地站PLC與觸摸屏的故障分析功能，為運(yùn)維人員提供必要的故障分析參考，提高電動(dòng)蝶閥的運(yùn)維效率。

（2）增加過(guò)力矩限制器與行程限制器的反饋信號(hào)，在電動(dòng)操作蝶閥時(shí)經(jīng)控制器將電機(jī)進(jìn)行緊急停機(jī)，對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)限位限載，保護(hù)內(nèi)部零部件。

（3）為防止手動(dòng)操作時(shí)發(fā)生部分蝶閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及機(jī)械限位損壞的情況，對(duì)蝶閥的傳動(dòng)保護(hù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，比如在合適位置加裝扭矩限制器；或者將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的受力危險(xiǎn)點(diǎn)設(shè)在容易維修和價(jià)值較低的零部件處。