开关型风阀控制故障分析

魏绍帅，夏秀城

（中国核电工程有限公司 华东分公司 调试部，浙江 嘉兴 314000）

0 引言

国内某电厂汽轮机厂房通风系统由组合式空调机组、蒸发式空气处理机组、百叶窗系统、屋顶风机等组成，负责汽轮机厂房内的温度控制及重要房间的温湿度控制。其中，组合式空调机组主要包含送风机、回风机、新风阀、排风阀、混风阀、回风阀和送风阀。新风阀、混风阀、排风阀为调节型风阀，一般采用PID 控制其开度[1]。而回风阀和送风阀为开关型风阀，用来联锁回风机和送风机，在开启回风机和送风机前，必须先打开回风阀和送风阀。风阀和风机有两种控制方式：一种是在就地控制柜的控制面板上，通过阀门的开/关按钮（风机的启/停按钮）对阀门（风机）进行控制；一种是在控制室操作员站的控制画面上，点击阀门的开启/关闭按钮（风机的启动/停止按钮）进行控制。两种方式均可以实现风阀的开关和风机的启停[2]。

图1 风阀执行器接线图Fig.1 Wiring diagram of damper actuator

1 故障现象

在调试其中一台组合式空调机组时，需验证其阀门在就地或控制室画面可以正常操作。当在控制室画面发出打开送风阀的控制指令后，送风阀打开，而回风阀也同时打开。

2 故障排查过程

组合式空调机组的控制设计思路[3]为：上位机→程控柜（含PLC 控制器）→就地控制柜→设备。组合式空调机组的控制逻辑均包含在程控柜的PLC 控制器中，就地控制柜内无PLC 控制器。

现场对风阀的控制逻辑排查后，确认控制系统的组态逻辑与设计要求一致；对就地控制柜内接线排查后，确认风阀相关接线与厂家图纸一致，且线缆的连通性和绝缘性均符合要求。

现场对故障现象进行了重现：将就地控制柜打到就地控制，在就地控制柜的控制面板上分别单独对送风阀和回风阀进行开启和关闭操作，送风阀和回风阀均能正常开启和关闭；将就地控制柜打到远程控制后，在控制室画面分别单独对送风阀和回风阀进行开启和关闭操作，送风阀和回风阀均能正常开启或关闭。

经过反复试验，发现在就地控制柜的控制面板上，当送风阀和回风阀的旋钮均在“打开”位置时，在控制室画面打开送风阀，回风阀会同时打开。

3 故障分析

通过上面的排查，可以将故障定位到就地控制柜内部，在分析就地控制柜内部接线前，先了解一下风阀执行器的工作原理。

3.1 风阀执行器

组合式空调机组调节型风阀选用的是BELIMO 的非弹簧复位风门执行器，型号：NMU24。该型号的风阀执行器专为暖通系统内的风门控制而设计，扭矩10Nm，可驱动约2m2的阀门，额定电压为AC/DC 24V，控制方式：DC 0（2）-10V。其接线图如图1 所示。

图2 风阀执行器接线原理图Fig.2 Wiring schematic diagram of damper actuator

图3 就地控制模式Fig.3 Local control mode

当风阀执行器的3 端口有24VDC 或24VAC 电压时，风阀打开；当风阀执行器的3 端口电压为0 时，风阀关闭。

3.2 就地控制柜接线分析

在本空调处理机组中，风阀执行器的供电由就地控制柜提供24VAC 供电，执行器在就地控制柜内的接线原理图如图2 所示。

当继电器605XR 或606XR 的触点闭合时，风阀执行器动作，阀门打开；当继电器605XR 或606XR 的触点打开时，风阀执行器动作，阀门关闭。

风阀在就地控制模式下，就地控制柜内的接线原理图如图3 所示。

就地控制柜在就地控制模式时，将送风阀的旋钮打到“打开”位置，原理图中的旋钮603CC 的触点闭合，继电器606XR 的线圈通电，图2 中606XR 继电器的常开触点闭合，风阀执行器的3 号端子有输入电压24VAC，送风阀打开。将送风阀的旋钮打到“关闭”位置时，原理图中旋钮603CC 的触点断开，继电器606XR 的线圈失电，图2 中606XR 继电器的常开触点断开，风阀执行器的3 号端子无输入电压，送风阀关闭。

图4 远程控制模式Fig.4 Remote control mode

就地控制柜在远程控制模式时，在控制室上位机画面上点击“打开”送风阀，原理图中的送风阀远程控制框内的常开点闭合，继电器606XR 的线圈通电，图2 中606XR继电器的常开触点闭合，风阀执行器的3 号端子有输入电压24VAC，送风阀打开。在控制室上位机画面上点击“关闭”送风阀，原理图中的回风阀远程控制框内的常开点断开，继电器606XR 的线圈失电，图2 中606XR 继电器的常开触点断开，风阀执行器的3 号端子无输入电压，送风阀关闭。

3.3 就地控制柜控制故障分析

就地控制柜在“远程”控制模式下，且在控制面板上，送风阀和回风阀的旋钮均在“打开”位置时，风阀的控制原理图如图4 所示。

在控制室画面打开送风阀，图4 中送风阀远程控制框内常开点闭合，继电器606XR 的线圈得电，图2 继电器606XR 的常开触点闭合，风阀执行器的3 号端子有输入电压24VAC，送风阀打开。

由于就地控制柜上送风阀和回风阀的旋钮均在“打开”位置，即旋钮603CC 和602CC 的触点均闭合，220VAC 供电通过送风阀远程控制框内闭合触点后，经过旋钮603CC和602CC 的闭合触点使继电器605XR 的线圈得电，导致图2 中的继电器605XR 常开触点闭合，回风阀执行器的3 号端子有输入电压24VAC，回风阀打开。

4 解决方案

从上面的分析可知，在远程控制模式下，出现打开送风阀时回风阀也同时打开的情况是因为旋钮603CC 和602CC 的触点同时闭合，导致供电电压传递至回风阀的继电器上。从这个思路出发，有两种解决方案。

方案一：在就地控制柜面板上增加警示标示：“当就地控制柜在远程控制模式下，所有阀门的旋钮应保持在关闭位置”。这样就可以保证在远程控制模式下，供电电压不会通过风阀旋钮的闭合触点送至另外阀门的继电器供电回路，且这种方案对现场改动较小。

方案二：在送风阀和回风阀的继电器供电回路中增加就地/远程旋钮或其对应继电器的常闭触点。当就地控制柜在远程控制模式时，就地/远程旋钮对应继电器的常闭触点打开，供电电压就不会通过旋钮602CC 和603CC 的闭合触点传递给另外一个阀门的继电器供电回路。

方案二需要将旋钮602CC 和603CC 所在的供电回路进行重新端接，同时要考虑就地/远程旋钮或继电器602XR是否有多余常闭触点，每个阀门需单独使用旋钮或继电器的一副常闭触点，才能保证阀门之间的控制不相互影响。

通过对比两种方案，结合系统调试进入末期，根据现场要求系统不能停运的实际情况，最终采用了对现场影响最小的第一种方案。

5 结束语

本文针对汽机房通风系统开关型阀门控制的偶发故障，从接线原理图出发，通过分析控制回路接线，得出故障发生的原因为不同阀门控制回路的供电电压互相传递所致。本文提供的第二种解决方案，虽然介于现场实际情况并未实施，但对于后续通风系统的调试提供了经验，对后续遇到类似的通风系统的阀门控制时，可以提前审查阀门的接线图，将此类问题提前发现并解决，以缩短系统调试周期。