紫坪鋪水力發(fā)電廠大軸中心補氣閥改造

陳世程　方戊強

摘要：本文詳細論述了紫坪鋪水力發(fā)電廠當前所使用大軸補氣閥的形式，在運行過程中暴露的各種缺陷，以及大軸中心補氣閥技改的必要性和重要意義。

關鍵詞：補氣閥；振動；渦帶

概述

紫坪鋪水力發(fā)電廠設計規(guī)模為760MW，單機容量190MW，水頭變幅為68.4m～132.76m，在系統(tǒng)中的主要作用是調(diào)峰、調(diào)頻、承擔事故備用。機組大軸中心補氣閥采用東方電機廠的Φ430平板橡膠密封補氣閥。當機組在非最優(yōu)工況區(qū)運行時，轉(zhuǎn)輪下方形成旋轉(zhuǎn)渦帶，尾水管內(nèi)的水流脈動加劇，真空度增加，導致機組的振擺增加。此時補氣閥在大氣壓的作用下，克服閥體彈簧力開啟，給轉(zhuǎn)輪室下方的真空區(qū)進行補氣，防止尾水管渦帶產(chǎn)生及劇烈變化。補氣閥下方設有浮筒，當緊急停機或其他情況導致有反水現(xiàn)象時，浮力將浮筒升起后與補氣閥閥盤緊閉，防止轉(zhuǎn)輪室的水通過大軸中心孔流出，發(fā)生事故。

1.補氣閥改造的必要性

電廠原裝補氣閥為平板橡膠密封，當閥軸軸套磨損，彈簧軸發(fā)生偏移時，密封面中心發(fā)生位移，出現(xiàn)動作后不能可靠復位；同時由于補氣閥是隨大軸一起運行，而當補氣閥動作復歸期間，因為閥軸與大軸運行的不同步，造成密封面以及補氣閥閥盤間旋轉(zhuǎn)摩擦，磨損特別嚴重，同時，在補氣閥動作復歸的過程中，活塞盤與閥盤猛烈撞擊，也加劇了補氣閥零部件的損壞。紫坪鋪電廠運行水頭變幅達到了64.36米，運行工況惡劣，且運行已近10年，該補氣閥也暴露出諸多問題：工作時嘯叫聲大、閥軸磨損嚴重、軸套磨損脫落、閥盤橡膠密封環(huán)磨損脫落、閥軸彈簧壓蓋的鎖緊螺母脫落等。因為以上原因，對補氣閥的檢查、零部件的更換已經(jīng)成了檢修例行工作，增加了維護工作量，對機組過流部件汽蝕起不到好的預防效果，有必要對其進行改造。

歷年發(fā)生的較嚴重補氣閥缺陷如下：

1.1 2007年4月3日，在4#機組大修過程中，將閥罩拆除檢查，發(fā)現(xiàn)補氣閥中彈簧壓蓋、鎖緊螺母均脫落，補氣閥處于常開狀態(tài)；

1.2 2007年6月27日，2#機組運行過程中，補氣聲音異常，檢修發(fā)現(xiàn)補氣閥因閥體彈簧壓蓋、鎖緊螺母等脫落而處于全開狀態(tài)；

1.3 2007年8月11日，3#機組運行過程中，補氣聲音異常，檢查發(fā)現(xiàn)補氣閥的薄螺母脫落、閥軸磨損嚴重，軸套已磨壞，補氣閥整體損壞較為嚴重；

1.4 2011年2月，1#機組檢修中發(fā)現(xiàn)補氣閥彈簧斷裂；2#機組檢修中發(fā)現(xiàn)補氣閥的軸套和閥軸磨損嚴重。

2.改造方案

當前在水電機組應用較為廣泛的補氣閥有，平板橡膠密封補氣閥、浮球式補氣閥、油緩沖補氣閥、氣緩沖補氣閥等。其中：

2.1浮球式補氣閥。

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。缺點：無緩沖裝置，抗水錘能力差，閥口密封效果不好，浮球在彈簧力的作用下長時間劇烈撞擊破壞閥口密封，甚至閥軸斷裂、浮球變形、彈簧損壞，更不能進行合力補氣起到預期的破壞汽蝕、減少裂紋的作用。

2.2油緩沖補氣閥.

優(yōu)點：具備一定的緩沖功能，可解決補氣閥關閉時的部分振動和噪音問題。缺點：會有同軸度較差、補氣阻力大、非優(yōu)工況有金屬異響等問題。同時可能發(fā)生緩沖油泄漏造成機組運行環(huán)境污染，增加維護工作量。

2.3氣緩沖補氣閥。

以XBF系列空氣壓縮緩沖補氣閥為例。

優(yōu)點：該補氣閥采用快補、速回，到位緩慢關閉的國家專利技術(shù)，以空氣作為緩沖介質(zhì)，在緩沖活塞上裝有緩沖逆止閥，當真空度達到補氣閥設定值時補氣閥打開，補氣過程中緩沖逆止閥也打開，消除補氣阻力，達到快速補氣的目的。補氣閥關閉發(fā)彈時，緩沖逆止閥關閉，被密封的空氣起到緩沖作用后迅速釋放，閥體在彈簧力的作用下關閉，達到快補、速回，到位緩慢關閉的技術(shù)要求。另外閥體采用自潤滑防泥沙密封軸套，閥口密封效果較好。通可有效破壞氣蝕，減少氣蝕面積和轉(zhuǎn)輪裂紋數(shù)量，降低相應的機組振動擺度。同時該閥門采用了萬向連接器，閥桿和活塞的同軸度好，可避免閥體出現(xiàn)卡塞等現(xiàn)象。缺點：價格偏高。

3.結(jié)論

綜合上述幾種補氣閥優(yōu)缺點對比，可選用XBF氣緩沖補氣閥作為紫坪鋪電廠機組大軸補氣閥技改補氣閥。該補氣閥目前在國內(nèi)水電站應用廣泛，包括三峽水電站，向家壩水電站，云峰水電站等，其中三峽水電站于2007年3月在首臺機組（14F）上進行了大軸補氣閥改造，將原有ALSTOM的補氣閥（該補氣閥采用液壓油作為緩沖介質(zhì)）改造成了XBF氣緩沖補氣閥。三峽水電站原設計安裝的ALSTOM大軸補氣閥在運行以及檢修中出現(xiàn)和發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象均與紫坪鋪電廠現(xiàn)大軸補氣閥較為相似。三峽水電站于2008年～2009年的年度機組大修中將改造后的機組大軸補氣閥吊出檢修，閥體各部件均未發(fā)現(xiàn)有明顯損壞；同時三峽水電站還針對補氣閥的補氣量做了監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果顯示改造效果較為明顯。

參考文獻：

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