球閥工作密封投退問(wèn)題的分析與處理

吳金榮，王珺

(閩東水電開(kāi)發(fā)有限公司，福建寧德　352100)

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球閥工作密封投退問(wèn)題的分析與處理

吳金榮，王珺

(閩東水電開(kāi)發(fā)有限公司，福建寧德352100)

摘要:福建穆陽(yáng)溪周寧水電站安裝2臺(tái)直徑?1720 mm球閥，#2球閥剛投入時(shí)整體運(yùn)行狀況良好，后期出現(xiàn)影響自動(dòng)開(kāi)機(jī)的工作密封投退問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析，原因主要為密封損壞及先天設(shè)計(jì)不足。修改#2機(jī)組球閥開(kāi)啟流程，更換了新的D型密封，重新設(shè)計(jì)整套D型密封盤根，實(shí)施后未再出現(xiàn)類似問(wèn)題。

關(guān)鍵詞:球閥;密封;投退;設(shè)計(jì)

1　設(shè)備簡(jiǎn)介

福建省穆陽(yáng)溪周寧水電站是穆陽(yáng)溪梯級(jí)的核心電站，總裝機(jī)容量為2×125 MW，年發(fā)電量達(dá)6.58 GW·h，在福建省電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰和補(bǔ)償任務(wù)。#1，#2機(jī)組分別于2005年4月18日、4月15日正式投入商業(yè)運(yùn)行，而#1，#2球閥于2004年5月已投入運(yùn)行。球閥安裝于蝸殼前，上游側(cè)設(shè)有檢修密封，下游側(cè)設(shè)有工作密封，如圖1所示。周寧水電站是全國(guó)有名的水頭在400 m以上的高水頭電站，電站開(kāi)機(jī)前先開(kāi)球閥，停機(jī)后再關(guān)球閥，除檢修時(shí)投入檢修密封外，每次停機(jī)關(guān)閉球閥時(shí)只需投入工作密封。

圖1　部分球閥總裝配

2　球閥基本參數(shù)

球閥型號(hào)為QF440－WY－172，控制柜型號(hào)為QKG－6.4/40，其他參數(shù)見(jiàn)表1

表1　球閥基本參數(shù)

3　球閥工作密封無(wú)法退出原因分析及處理

3.1原因分析

自2007年以來(lái)，#2機(jī)組偶爾會(huì)出現(xiàn)球閥工作密封不能自動(dòng)退出，影響正常開(kāi)機(jī)的情況。2007年11月機(jī)組小修后，在開(kāi)機(jī)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)球閥工作密封無(wú)法自動(dòng)退出的故障。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，工作密封無(wú)法自動(dòng)退出時(shí)，球閥控制柜內(nèi)退出工作密封的HV10液動(dòng)閥卻已開(kāi)啟，排水管有水流排出，HV10液動(dòng)閥本體有持續(xù)水流聲音，工作密封投入腔壓力仍未下降。對(duì)球閥工作密封投入腔進(jìn)行排水后，工作密封能正常退出，HV10液動(dòng)閥本體持續(xù)水流聲音消失。

2008年春節(jié)前，針對(duì)上述現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)人員依照?qǐng)D紙(部分球閥機(jī)械液壓系統(tǒng)如圖2所示)將所有可能的原因排查一遍，如更換HV10液動(dòng)閥及SV08電磁閥，清洗所有操作水路、油路、液壓模塊及工作密封投入腔，將SV08電磁閥電氣回路甩開(kāi)進(jìn)行手動(dòng)退工作密封，但仍不能解決問(wèn)題。判斷造成工作密封無(wú)法自動(dòng)退出的原因可能是投入腔(圖2中517對(duì)應(yīng)腔)與排污腔(圖2中518對(duì)應(yīng)腔)之間密封不良引起，提出綜合意見(jiàn)為結(jié)合機(jī)組小修機(jī)會(huì)，拆除工作密封，進(jìn)行全面檢查。

圖2　部分球閥機(jī)械液壓系統(tǒng)

在該水電站運(yùn)行管控模式改變前，地下廠房有人值守，一旦發(fā)現(xiàn)球閥工作密封無(wú)法自動(dòng)退出而影響機(jī)組自動(dòng)開(kāi)機(jī)時(shí)，值守人員馬上趕到球閥現(xiàn)場(chǎng)對(duì)投入腔進(jìn)行排水，工作密封退出后開(kāi)機(jī)流程會(huì)繼續(xù)自動(dòng)執(zhí)行。但自2008年1月1日運(yùn)行管控模式改變后，地下廠房不再安排人員值守，若出現(xiàn)類似現(xiàn)象，運(yùn)行人員從中央控制室趕到球閥現(xiàn)場(chǎng)需要花費(fèi)5 min以上，有可能造成開(kāi)機(jī)不及時(shí)。面對(duì)此問(wèn)題，技術(shù)人員開(kāi)展進(jìn)一步深入分析，得出結(jié)論為:工作密封投入腔與球閥下游側(cè)水已相通，發(fā)生相通有3種可能。

(1)工作密封止漏環(huán)最后1道D型密封遭沙子等異物損壞。

(2)工作密封導(dǎo)環(huán)與止漏環(huán)的密封面遭到沙子等異物破壞造成局部損傷。

(3)設(shè)計(jì)先天不足。

3種情況都只能待#2機(jī)組小修時(shí)拆下工作密封，通過(guò)更換新的D型密封或修復(fù)密封面，才能解決工作密封不能自動(dòng)退出的問(wèn)題。

3.2應(yīng)對(duì)措施

技術(shù)人員針對(duì)工作密封投入腔與球閥下游水相通情況，認(rèn)真研究設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合其他相關(guān)的多種球閥設(shè)計(jì)模式，提出2種處理方案。

3.2.1方案1

方案1與原設(shè)計(jì)理念顯著不同。球閥開(kāi)啟旁通閥至工作密封退出的原設(shè)計(jì)流程(如圖3所示)為: SV06電磁閥動(dòng)作旁通閥開(kāi)啟，待球閥上、下游水壓差達(dá)到設(shè)定值后，PS503壓差控制器動(dòng)作，電磁閥SV08動(dòng)作HV10液動(dòng)閥開(kāi)啟，工作密封自動(dòng)退出。

修改后的設(shè)計(jì)流程(對(duì)工作密封受力影響最大)為:將退出工作密封流程(SV08電磁閥動(dòng)作，HV10液動(dòng)閥開(kāi)啟工作密封退出)移到旁通閥(SV06電磁閥動(dòng)作)開(kāi)啟之前，待球閥上、下游水壓差達(dá)到設(shè)定值后，PS503壓差控制器動(dòng)作開(kāi)球閥。該方案已得到廠家設(shè)計(jì)師確認(rèn)滿足設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行半年時(shí)間不會(huì)對(duì)工作密封造成影響。

3.2.2方案2

在工作密封投入腔排污管V59排水閥后加裝電磁閥，V59閥由常閉變?yōu)槌ｉ_(kāi)，電磁閥開(kāi)啟加到開(kāi)閥流程SV08電磁閥(退工作密封)開(kāi)啟之前，延時(shí)2 s自動(dòng)復(fù)歸。

作為短時(shí)間的處理方案，方案1操作簡(jiǎn)單，在機(jī)組小修前修改球閥開(kāi)啟流程，機(jī)組小修時(shí)檢查問(wèn)題，處理后再將程序恢復(fù)即可;方案2需要重新采購(gòu)能自動(dòng)控制的小閥門，還要布置自動(dòng)控制線路，相對(duì)繁瑣。綜合考慮后決定采用方案1，并對(duì)方案進(jìn)行適當(dāng)完善:修改#2機(jī)組球閥開(kāi)啟流程，球閥下游側(cè)未建全壓之前，先開(kāi)旁通閥2 s，然后再退工作密封。

采用方案1運(yùn)行3個(gè)多月后，再次出現(xiàn)類似問(wèn)題，再次修改球閥開(kāi)閥流程，將退出工作密封與開(kāi)啟旁通閥同步并列進(jìn)行。修改球閥開(kāi)啟流程投入運(yùn)行到年度機(jī)組小修前，未再出現(xiàn)過(guò)因工作密封不能自動(dòng)退出而影響開(kāi)機(jī)的情況。

圖3　球閥開(kāi)啟程序

結(jié)合機(jī)組小修時(shí)查出問(wèn)題系工作密封止漏環(huán)最后1道D型密封壓緊量偏小造成，采取不換工作密封，只更換3道D型密封的措施，換上新密封后測(cè)量發(fā)現(xiàn)最后1道D型密封壓緊量明顯增加0.1～0.4 mm，機(jī)組小修時(shí)做試驗(yàn)及投入運(yùn)行后工作密封投、退均正常，隨后將球閥開(kāi)啟流程修復(fù)原狀。

4　球閥工作密封無(wú)法投到位原因分析及處理

4.1原因分析

機(jī)組投入運(yùn)行11 d，球閥在關(guān)閉流程(如圖4所示)執(zhí)行完畢后出現(xiàn)工作密封無(wú)法投入到位故障，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，現(xiàn)象如下。

(1)工作密封在旁通閥打開(kāi)的情況下能夠投入到位，工作密封投入腔水壓達(dá)到4.3～4.5 MPa。

(2)旁通閥關(guān)閉后，工作密封會(huì)向下游側(cè)退出1.1 mm左右，工作密封投入腔、檢修密封退出腔及蝸殼水壓在2.0～2.3 MPa，蝸殼前鋼管處有尖銳的水流聲，工作密封無(wú)法投到位。

(3)此時(shí)打開(kāi)旁通閥執(zhí)行工作密封退出操作，往往無(wú)法退出，經(jīng)多次手動(dòng)開(kāi)、關(guān)旁通閥及投、退工作密封，使工作密封在正常投入到位的情況下球閥才能正常退出。

圖4　球閥正常關(guān)閉程序

(4)檢查工作密封投入不到位情況，HV10液動(dòng)閥已切換到位，壓力水源已進(jìn)入工作密封投入腔，且HV10液動(dòng)閥排水管無(wú)水流排出;檢查導(dǎo)環(huán)與球閥結(jié)合面均無(wú)間隙;旁通閥打開(kāi)，工作密封在退出狀態(tài)下，打開(kāi)工作密封投入腔排污閥無(wú)水流流出。

4.2處理措施

針對(duì)上述情況，一方面要求運(yùn)行人員在問(wèn)題沒(méi)得到解決前，應(yīng)加強(qiáng)停機(jī)后對(duì)#2機(jī)組球閥部分的檢查，發(fā)現(xiàn)工作密封投入不到位應(yīng)及時(shí)處理，確保下次正常自動(dòng)開(kāi)機(jī);另一方面取消行程閥及液動(dòng)閥節(jié)流塞，以增加壓力水流量及流速。經(jīng)測(cè)量工作密封退出時(shí)間為8.4s，投入時(shí)間為7.5s。剛?cè)∠谐涕y及液動(dòng)閥節(jié)流塞時(shí)，經(jīng)多次試驗(yàn)工作密封投、退正常，但一段時(shí)間后仍會(huì)出現(xiàn)投入不到位問(wèn)題，隨后采取鋼管壓力水直接補(bǔ)充工作密封投入腔的方式，與制造廠家溝通后對(duì)液動(dòng)閥進(jìn)行擴(kuò)孔處理，但問(wèn)題仍沒(méi)有得到解決。

2009年2月底，技術(shù)人員結(jié)合#1機(jī)組球閥工作密封投、退正常及其他電站運(yùn)行正常的情況，認(rèn)為設(shè)計(jì)可能存在公差配合問(wèn)題，請(qǐng)廠家對(duì)最后1道D型密封壓緊量進(jìn)行全方位復(fù)核。結(jié)果表明，在最不利工況時(shí)，最后1道D型密封不僅沒(méi)有壓緊量，還出現(xiàn)一定間隙。對(duì)工作密封最后1道D型密封盤根做加大設(shè)計(jì)，按設(shè)計(jì)修改圖重新采購(gòu)整套加大的D型密封盤根。自2009年10月底機(jī)組小修更換密封盤根后，#2球閥至今未再出現(xiàn)類似問(wèn)題。

5　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)周寧水電站#2球閥工作密封投、退問(wèn)題的分析及處理，總結(jié)出2點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。

(1)當(dāng)球閥工作密封出現(xiàn)不能自動(dòng)退出問(wèn)題時(shí)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及多方咨詢，修改了球閥的自動(dòng)開(kāi)啟流程，暫時(shí)解決了球閥工作密封不能自動(dòng)退出而影響開(kāi)機(jī)的問(wèn)題。

(2)球閥工作密封自動(dòng)投入設(shè)計(jì)方案存在問(wèn)題，通過(guò)對(duì)工作密封最后1道盤根進(jìn)行加大設(shè)計(jì)，徹底解決了球閥工作密封不能自動(dòng)投入或退出而影響開(kāi)機(jī)的問(wèn)題。

(本文責(zé)編:弋洋)

吳金榮(1972—)，女，福建周寧人，高級(jí)工程師，從事水電站工程基建和生產(chǎn)期的機(jī)電技術(shù)、科技管理方面的工作(E-mail: jinrw96@163.net)。

王珺(1976—)，男，福建周寧人，助理工程師，從事水電站生產(chǎn)運(yùn)行管理工作。

作者簡(jiǎn)介:

收稿日期:2012－10－30;修回日期:2015－12－20

中圖分類號(hào):TV 737

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

文章編號(hào):1674－1951(2016)01－0032－04