蝴蝶閥開關(guān)過程存在的問題分析

王明臣，李勇智，畢連義

（松遼委察爾森水庫管理局宏灃水力發(fā)電廠，內(nèi)蒙古烏蘭浩特 137400）

1 概況

宏灃水力發(fā)電廠位于內(nèi)蒙古興安盟境內(nèi)，是以灌溉為主季節(jié)性發(fā)電的一座電站，總裝機容量為12 800 kW。電站位于烏蘭浩特西北32 km的洮兒河上，電站近區(qū)負(fù)荷少而且分散，因此當(dāng)在發(fā)電季節(jié)里大部分電能需要送入系統(tǒng)，而當(dāng)不發(fā)電時，又需要系統(tǒng)反送電能。根據(jù)本電站的基本參數(shù)和國內(nèi)定型產(chǎn)品的情況，選用兩種型號的水輪發(fā)電機組。

1）1，2 號機組。水輪機 HL A501—LJ—140 型，額定出力3 380 kW，額定轉(zhuǎn)速300 r/min，設(shè)計水頭27 m，最大水頭32 m，最小水頭14 m，設(shè)計流量14.5 m3/s。發(fā)電機TS325/36—20，額定出力3 200 kW。飛逸轉(zhuǎn)速670 r/min。

2）3，4 號機組。水輪機 HL240—LJ—I80 型，額定出力3 470 kW，額定轉(zhuǎn)速187.5 r/min，設(shè)計水頭22 m，最大水頭28 m，最小水頭14 m，設(shè)計流量18.8 m3/s。發(fā)電機TSL330/60－32，額定出力3 200 kW，飛逸轉(zhuǎn)速465 r/min。

1，2號機壓力洞長37.83 m，洞徑3.1 m。采用鋼筋混凝土襯砌。在樁號0十105.5處分岔，分岔后洞徑為2.00 m，至廠房前漸變?yōu)?.75 m進入廠房，分岔后均采用鋼筋混凝土明管，承受填土壓力，內(nèi)襯厚度l2 mm鋼板，承受內(nèi)水壓力。 3，4號機壓力管徑3.1 m，為鋼筋混凝土管，出洞后管徑變?yōu)?.5 m，采用鋼筋混凝土明管，內(nèi)襯鋼板?？紤]機組的檢修與安全運行，1，2號機組前分裝一臺φ1.75 m的油壓操作蝴蝶閥。3，4號機前在調(diào)壓井內(nèi)裝設(shè)一扇事故平板閘門。

2 蝴蝶閥的作用和結(jié)構(gòu)

蝴蝶閥關(guān)閉時，活門的圓周與閥體接觸，封閉水流通路；當(dāng)開啟時，活門與水流方向平行，水流繞活門兩側(cè)流過。蝴蝶閥與其他型式進水閥比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕、造價低、操作方便等優(yōu)點，其缺點是活門影響水流流態(tài)，水力損失大。在蝴蝶閥的組成部件中，液壓環(huán)形接力器是操作活門的主要部件，其工作性能的好壞將直接影響到水輪發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行。

3 開關(guān)動作原理

蝴蝶閥活門的開、關(guān)完全靠液壓環(huán)形接力器的轉(zhuǎn)動來完成。蝴蝶閥液壓環(huán)形接力器工作的動力主要來自油壓系統(tǒng)，油壓操作系統(tǒng)由兩臺壓油泵、油閥、液壓閥和四通滑閥以及輸油管路等組成。液壓環(huán)形接力器由蝴蝶閥主軸、環(huán)形缸體、活塞、作用支臂、分半鍵、分腔隔板和進排油孔組成。蝴蝶閥活門與主軸為一個整體，主軸通過分半鍵與作用支臂相連。液壓環(huán)形接力器在壓力油的作用下，活塞以蝴蝶閥主軸為旋轉(zhuǎn)中心，沿環(huán)形缸體運動，再通過與活塞連接的作用支臂推動蝶閥主軸轉(zhuǎn)動，主軸帶動活門旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到開、關(guān)蝶閥的目的。

蝴蝶閥的開、關(guān)過程之所以選擇液壓環(huán)形接力器來操作，是因為液壓環(huán)形接力器具有突出的優(yōu)點：在做定軸旋轉(zhuǎn)傳動中，可克服直缸式接力器傳動起始區(qū)和極限區(qū)作用力臂變短，而使作用力分散的缺點。但是，環(huán)形接力器缸體與蝶閥主軸的相對位置，也就是環(huán)形缸體的中心與蝶閥主軸的同心度、缸體環(huán)形中心平面與蝶閥主軸軸線的垂直度，是制造加工和安裝過程中很難保證的。

4 開關(guān)過程中存在的問題及處理措施

宏灃水力發(fā)電廠1，2號機蝴蝶閥閥徑為1.75 m，依靠2臺液壓環(huán)形接力器操作。由于液壓環(huán)形接力器活塞和作用支臂之間是剛性連接，活塞和缸體之間設(shè)有密封，密封的主要作用就是防止油腔的壓力油泄漏。當(dāng)操作時，液壓環(huán)形接力器活塞在壓力油的作用下在缸體內(nèi)轉(zhuǎn)動，從而帶動主軸旋轉(zhuǎn)達(dá)到活門開、關(guān)的目的。宏灃電廠1，2號機蝴

根據(jù)水電站運行和檢修的需要，在水輪機的引水系統(tǒng)中，通常在水輪機引水管道上或蝸殼前裝設(shè)有相應(yīng)的閘門或閥門，并將裝置在水輪機蝸殼前的閥門稱為進水閥，而蝴蝶閥就是比較常用的一種進水閥。蝴蝶閥主要由液壓環(huán)形接力器、旁通閥、圓筒形的閥體和在其中間繞軸轉(zhuǎn)動的活門以及其他部件組成。在液壓環(huán)形接力器的作用下，當(dāng)?shù)y于1989年12月份投入生產(chǎn)，在使用過程中液壓環(huán)形接力器在操作蝴蝶閥活門時經(jīng)常出現(xiàn)一些問題，使活門的開、關(guān)一直不能正常進行，開或關(guān)一次，少則幾分鐘，多則十幾分鐘，有時根本打不開或關(guān)不上，這樣嚴(yán)重威脅著機組的安全穩(wěn)定運行。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)主要原因是由于活塞與環(huán)形缸體偏磨嚴(yán)重，而偏磨點的直徑對應(yīng)處間隙較大。這不但給活塞運動造成很大阻力，同時在間隙處泄去大量油壓，主軸和活門受力不足導(dǎo)致發(fā)生蝴蝶閥開、關(guān)受阻現(xiàn)象。分析其原因，主要就是因為環(huán)形缸體與蝴蝶閥主軸的相對位置誤差過大導(dǎo)致活塞嚴(yán)重受損造成的。

在對蝴蝶閥液壓環(huán)形接力器進行改造過程中，主要是把作用支臂與活塞的連接形式，由硬性連接改為彈性連接，使活塞在沿環(huán)形缸體運動中，能夠自動產(chǎn)生徑向位移，既能帶動作用支臂，以不受其剛性的限制，又能使制造和安裝中的不同心超差量得到自動調(diào)節(jié)，改善了液壓環(huán)形接力器的工作性能，取得了滿意的效果。

由于受到加工的限制，主要對活塞上的止推盤進行了加工。將止推盤與作用支臂的軸、孔配合，由原來的過渡配合改為動配合，保證止推盤的徑向位移量大于或等于2 mm，仍利用作用支臂軸端的6個M16螺孔，加大止推盤與作用支臂連接；螺栓2的φ20處與孔φ30的配合間隙應(yīng)小于2.5 mm,軸向間隙0.05～0.1 mm,以保證活塞徑向移動時既不受阻,又能使軸向位移受到控制,密封蓋板1與密封膠墊3由螺釘與止推盤壓緊組成密封裝置。

5 結(jié)語

蝴蝶閥液壓環(huán)形接力器活塞經(jīng)過加工處理后,經(jīng)手動運行試驗,在空載狀態(tài)下，蝴蝶閥開、關(guān)一次只需15 s；在靜水狀態(tài)下,蝴蝶閥開、關(guān)一次需要18～25 s，大大縮短了開、關(guān)時間，而且蝴蝶閥開、關(guān)過程平穩(wěn)自如，液壓環(huán)形接器也沒有漏油現(xiàn)象。自動化系統(tǒng)形成后，在導(dǎo)水機構(gòu)失控的情況下，能快速可靠的關(guān)閉蝶閥，為機組的安全、穩(wěn)定運行創(chuàng)造了良好條件。