水電站大型進(jìn)水球閥檢修探討

馬海濤（浙江北溪水電開(kāi)發(fā)有限公司，浙江 永嘉 325100）

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水電站大型進(jìn)水球閥檢修探討

馬海濤
（浙江北溪水電開(kāi)發(fā)有限公司，浙江 永嘉 325100）

摘要：針對(duì)水電站大型進(jìn)水球閥在實(shí)際檢修中，發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及非常規(guī)的處理方法進(jìn)行了分析和總結(jié)，希望能給同類型的水電站球閥檢修提供參考和幫助。

關(guān)鍵詞：大型球閥；檢修

0前言

高水頭的水力發(fā)電站一般會(huì)采用大型的球閥作為機(jī)組的進(jìn)水閥門，大型球閥不同于一般的球閥，由于其結(jié)構(gòu)及工作原理復(fù)雜，維護(hù)和檢修都存在一定的難度，一般該類型的球閥均采用高油壓接力器進(jìn)行操作。下面就從北溪電站球閥的構(gòu)造及功用探討大型球閥的檢修步驟及注意事項(xiàng)。

北溪水電站位于浙江省永嘉縣潘坑鄉(xiāng)附近，距永嘉縣城90 km。電站裝有2臺(tái)18 MW的水輪發(fā)電機(jī)組和2臺(tái)Φ1.2 m的球閥。球閥功用是：進(jìn)水管道或機(jī)組檢修時(shí)關(guān)閉閥門以切斷水流；機(jī)組長(zhǎng)期停機(jī)時(shí)，關(guān)閉閥門以減少水流漏損；機(jī)組發(fā)生事故而導(dǎo)水機(jī)構(gòu)失靈不能關(guān)閉時(shí)，緊急關(guān)閉閥門，以防事故擴(kuò)大。

1基本參數(shù)

型號(hào)：QF240-WY-120；

最高靜水頭：238.8 m；

最大升壓水頭：310 m；

公稱直徑：1.2 m；

額定工作油壓：14 MPa；

最低工作油壓：9.8 MPa；

球閥開(kāi)啟時(shí)間：120 s由油壓操作一個(gè)Φ160接力器；

球閥關(guān)閉時(shí)間：120 s由重錘操作。

基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1球閥基本結(jié)構(gòu)

2性能簡(jiǎn)述

（1）本閥由上游壓力水來(lái)操作密封環(huán)實(shí)現(xiàn)球閥密封，由接力器來(lái)開(kāi)啟球閥，重錘關(guān)閉球閥。

（2）閥體采用中分結(jié)構(gòu)：分為上游閥體和下游閥體，上、下游閥體由18個(gè)M100螺柱和8個(gè)M140螺柱及螺母把合，兩半閥體之間有？12密封條密封。上游閥體由錐筒和2個(gè)法蘭焊接而成，下方焊有2個(gè)支腿，與密封圈接觸部位堆焊鋁青銅。上游閥體上游32-M56與上游延伸法蘭把合螺孔，在上游閥體進(jìn)口部位頂部有一個(gè)M18排氣孔，周向布置8-M48手動(dòng)鎖定孔，水平方向布置2個(gè)信號(hào)反饋孔，正下方有排水孔和釋壓孔，在周向還有壓力腔進(jìn)水孔，測(cè)壓孔，差壓控制器孔等。下游閥體也由錐筒和兩個(gè)法蘭焊接而成，下部焊有2個(gè)支腿，與密封圈接觸部位堆

（3）活門由鋼板和左、右樞軸焊接而成，活門支撐在球閥上，與軸瓦接觸部位堆焊不銹鋼，活門在開(kāi)啟位置時(shí)圓筒內(nèi)形成流道，活門具有足夠的強(qiáng)度和剛度，在關(guān)閉位置時(shí)用以切斷水流。

（4）球閥密封采用剛性密封，材料為0Cr13Ni5Mo，上游為檢修密封，下游為工作密封，上、下游密封均由上游壓力水操作，檢修密封還配有手動(dòng)鎖定裝置。

（5）球閥兩端樞軸密封結(jié)構(gòu)，左右各有1個(gè)Ф300的軸瓦，材料為ZCuSn10P1，軸瓦的內(nèi)、外圈各有1 道O型密封，以防止漏水。閥體和活門之間設(shè)有1個(gè)銅環(huán)，防止閥體與活門之間的接觸摩擦，銅環(huán)與閥體的間隙為2 mm。在閥體的右側(cè)外端設(shè)置了一個(gè)壓蓋，壓蓋內(nèi)圓與樞軸之間布置一道樞軸密封。在壓蓋與轉(zhuǎn)臂之間又布置一個(gè)銅環(huán)，其作用是當(dāng)活門左、右串動(dòng)時(shí)，當(dāng)作限位摩擦塊，銅環(huán)與轉(zhuǎn)臂的間隙為0.5 mm。

3球閥檢修的措施

（1）對(duì)于長(zhǎng)隧洞引水式水電站而言，在機(jī)組進(jìn)水球閥大修前首先要對(duì)引水隧洞進(jìn)行放空，對(duì)于水頭200 m以上的機(jī)組，我們首先在進(jìn)水口閘門落下后，開(kāi)單機(jī)進(jìn)行發(fā)電放水，以便快速放空隧洞直管段的水量，但這樣做存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，由于流量過(guò)大真空度的影響會(huì)導(dǎo)致引水隧洞局部塌方，所以在發(fā)電放水時(shí)要組織好措施和人員，密切監(jiān)視鋼管水壓，機(jī)組震動(dòng)及機(jī)組出力，也就是要保障單位流量安全，可通過(guò)隧洞的直徑和機(jī)組的流量計(jì)算安全流量數(shù)值。

（2）根據(jù)球閥數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好適合的液壓拉伸器以及專用拆裝工具，由于球閥大修周期偏長(zhǎng)，大型螺柱保養(yǎng)不當(dāng)拆除及安裝存在一定的難度，首先工器具要適用。

（3）準(zhǔn)備好相關(guān)的金屬密封件、橡膠密封件及特殊材料密封件的備件。

（4）準(zhǔn)備好球閥檢修完后的打壓設(shè)備及悶頭等專用工器具。

4球閥檢修方案

4.1現(xiàn)場(chǎng)檢修方案

由于大型球閥的拆裝困難，為了就地實(shí)施大修方案，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)計(jì)檢修方案，本球閥是分半結(jié)構(gòu)，兩端的樞軸密封更換在現(xiàn)場(chǎng)難度較大，活門重量過(guò)大壓在樞軸密封上，對(duì)于運(yùn)行近10年的閥體將樞軸密封向外拔出并非易事。現(xiàn)場(chǎng)閥體不分解的情況下檢修過(guò)程如下（整體檢修工裝示意圖見(jiàn)圖2）：

圖2基本檢修工裝示意圖

樞軸密封：樞軸內(nèi)外設(shè)有2道密封，樞軸內(nèi)側(cè)軸瓦上安裝O型密封圈，這道密封不起密封作用。只是用來(lái)形成一個(gè)屏障阻止沙子絞進(jìn)水中，并防止沙子從軸瓦和活門樞軸穿過(guò)。更換此2圈O型密封需拆下軸套。樞軸外側(cè)安裝軸用Yx圈和Ф8橡膠條，該密封安裝在壓蓋上，此密封起到封水的作用。該密封更換方便，只需掉拆下閥的操作裝置（操作接力器，重錘，轉(zhuǎn)臂）即可更換。兩種情況需更換軸套：當(dāng)樞軸軸套磨損嚴(yán)重 （軸套偏磨），活門樞軸與軸套間隙加大，球閥全關(guān)時(shí)漏水嚴(yán)重或軸套損壞情況下。

右軸套拆卸：將重錘、接力器與轉(zhuǎn)臂脫開(kāi)，將轉(zhuǎn)臂拆下。在右軸頭上加工2-M30螺孔，用于把合假軸。左軸頭加工4-M30螺孔用于把合壓蓋。將小墊板、調(diào)整墊、假軸固定在活門右側(cè)上，用活門支撐將右側(cè)活門樞軸撐起，檢測(cè)右樞軸與軸套的間隙，將四周間隙調(diào)均勻。將左側(cè)活門壓蓋拆下，用壓塊、壓蓋固定，目的是將活門固定在原位置上，不影響活門主密封。原銅套上Ф330分布圓上有4個(gè)M12螺孔，在相間位置再加工4個(gè)M12螺孔，用于拆卸軸套。將8-M12螺桿擰在軸套上，同時(shí)均勻緩慢擰緊8根螺桿，直至將軸套全部拆下。在活門和閥體間將墊塊安裝好。將活門支撐拆除。

左軸套拆卸：將假軸固定在活門左側(cè)上，用活門支撐將左側(cè)活門樞軸撐起，檢測(cè)左樞軸與軸套的間隙，將四周間隙調(diào)均勻，同時(shí)將右側(cè)活門用右軸頭支撐固定。原銅套上Ф330分布圓上有4個(gè)M12螺孔，在相間位置再加工4個(gè)M12螺孔，用于拆卸軸套。將8-M12螺桿擰在軸套上，同時(shí)均勻緩慢擰緊8根螺桿，直至將軸套全部拆下。在活門和閥體間將墊塊安裝好。將活門支撐拆除。

右軸套安裝：將假軸裝在右軸頭上，用活門支撐將活門撐起，拆下活門和閥體間墊塊。裝上大墊板，通過(guò)16-M16螺桿均勻擰緊將軸套推入。軸套安裝到位后，將活門支撐、假軸拆下。

左軸套安裝：將假軸裝在右軸頭上，用活門支撐將活門撐起，拆下活門和閥體間墊塊。裝上大墊板，將軸套和假軸間用墊塊墊起，墊塊最好選用塑料塊，軸套注意不用傾斜，通過(guò)16-M16螺桿均勻擰緊將軸套推入。軸套安裝到位后，將活門支撐、假軸拆下。

主密封間隙檢測(cè)：換完軸套后，檢測(cè)球閥上、下游側(cè)密封環(huán)與壓環(huán)的間隙，間隙合格后方可充水。換球閥密封環(huán)、壓環(huán)：將密封環(huán)I、密封環(huán)II推到全關(guān)位置，檢測(cè)密封環(huán)與壓環(huán)的間隙，損壞不嚴(yán)重，可采用手工方法修磨密封面，提高密封效果。若密封環(huán)、壓環(huán)損壞嚴(yán)重，需更換密封環(huán)I、II和壓環(huán)。

準(zhǔn)備工作：上游閘門已關(guān)閉，流道內(nèi)水排干凈，活門處于全關(guān)位置。

檢修密封松開(kāi)，轉(zhuǎn)臂鎖錠拔出。將旁通閥管路上的伸縮節(jié)拆開(kāi)，再將旁通管法蘭與上游壓力鋼管、蝸殼的M20把合螺拴松開(kāi)。松開(kāi)壓環(huán)上的M20螺母，將壓環(huán)、三角密封條拆出。拆出與蝸殼把合的M36螺柱，將法蘭拆出。用M56液壓拉伸器對(duì)稱松開(kāi)M56螺母，螺拴拉伸值需大于0.3 mm后再松螺母。將伸縮管拆出。將重錘、接力器與轉(zhuǎn)臂連接的銷子脫開(kāi)。拆工作密封（下游密封）拆下下游支撐環(huán)與下游閥體把合的4個(gè)M20螺釘，將下游支撐環(huán)、密封環(huán)II拆出。拆下壓環(huán)。拆地腳螺栓螺母，將閥的地腳螺栓的M64螺母松開(kāi)。向下游整體移動(dòng)球閥在閥的地基上墊一塊10 mm厚鋼板，與基礎(chǔ)板齊平。用M56X4液壓拉伸器將螺柱拉伸0.3 mm以上，松動(dòng)M56螺母，拆下M56X4X370螺柱。利用閥體上的吊耳，將閥整體吊起，向下游側(cè)移動(dòng)到蝸殼的法蘭接觸。

拆檢修密封（上游密封）準(zhǔn)備工作：檢修密封的鎖錠裝置已拆下。

先拆下輔助連接法蘭與上游支撐環(huán)上的4-M20連接螺釘，拆下上游支撐環(huán)與上游閥體的4-M20連接螺釘。拆下上游支撐環(huán)、密封環(huán)I、壓環(huán)。

回裝工作：將壓環(huán)裝在活門上，M20螺釘一定要擰緊，可涂樂(lè)泰膠防松。將密封圈I、密封圈II、密封圈III分別裝在密封環(huán)I、密封環(huán)II上，將上游支撐環(huán)與上游閥體把合。注意上游密封鎖錠同時(shí)裝好。將閥體吊到工作位置，將下游支撐環(huán)與下游閥體把合。檢查密封環(huán)I、密封環(huán)II與壓環(huán)不應(yīng)有間隙，密封環(huán)I、密封環(huán)II應(yīng)移動(dòng)靈活。把合下游閥體與伸縮管32-M56螺柱，用液壓拉伸器拉緊，殘余伸長(zhǎng)量為0.28 mm。安裝法蘭、三角密封、壓環(huán)。裝壓環(huán)時(shí)注意一圈三角密封條的壓縮量要均勻。

4.2整體拆除返廠檢修方案

如果現(xiàn)場(chǎng)檢修難度過(guò)大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，則在條件允許情況下，可考慮將球閥整體拆除吊裝返回閥門廠車間內(nèi)的方案。在生產(chǎn)廠家的車間內(nèi)，試壓設(shè)備及專用工器具齊全，閥體整體分解更換密封相對(duì)比較容易。檢修上、下游閥體密封條為Ф12密封條，若分半面漏水，需將上、下游閥體拆開(kāi)。若采用此方式檢修，可同時(shí)換樞軸軸套。此方式檢修，裝完后需重新做球閥的壓力試驗(yàn)和密封試驗(yàn)。

5檢修注意事項(xiàng)及耐壓試驗(yàn)

檢修過(guò)程中，拆裝要注意每一個(gè)細(xì)節(jié)，閥體附件的位置，螺柱的位置，各定位銷的位置最好做好標(biāo)記，做到原來(lái)的設(shè)備回到原來(lái)的位置，尤其是通過(guò)外力敲打拆裝的大型銷釘一定要注意正確的進(jìn)出方向，返回生產(chǎn)車間檢修對(duì)于小型閥門廠起重設(shè)備不足的情況下，可采用兩輛叉車左右叉住整個(gè)閥體懸空，拆除把合螺柱進(jìn)行解體，回裝同理。

耐壓試驗(yàn)過(guò)程，首先將球閥裝配好，活門處于全關(guān)位置。

閥體試驗(yàn)：把上下游密封環(huán)向后移，使球閥處于非密封狀態(tài)。將前后兩個(gè)打壓悶頭（試驗(yàn)工裝）間注滿水，并且每次間隔1.0 MPa，升壓3.6 MPa。保壓10 min，然后卸載至零。

活門和密封的試驗(yàn)：1）下游密封試驗(yàn)：將下游密封腔充壓至2.35 MPa，保壓10 min，并檢查下游打壓悶頭排水孔的密封漏水量（允許漏水量0.41 L/min），將下游密封和上游打壓悶頭與下游密封間的空間升壓至3.6 MPa，并保壓5 min，然后將上述兩個(gè)空間卸載至零。2）上游密封試驗(yàn)：上游打壓悶頭和上游密封間的空間充壓至2.35 MPa，保壓10 min，并檢查下游打壓悶頭排水孔的密封漏水量（允許漏水量1.6 L/min），將上游密封環(huán)的機(jī)械鎖錠松開(kāi)，并測(cè)量每個(gè)墊圈的厚度。上游密封環(huán)背后的壓力恢復(fù)至零，檢查密封的漏水量，該狀態(tài)保壓5 min。密封和上游打壓悶頭與下游密封間升壓至3.6 MPa，上游打壓悶頭和上游密封間的空間和密封背后卸壓至零。

6結(jié)語(yǔ)

電站的球閥運(yùn)行近16年，期間閥門金屬密封因人為誤操作或者控制回路信號(hào)故障導(dǎo)致的球閥密封損壞比較常見(jiàn)，檢修方案我們第一次采用現(xiàn)場(chǎng)更換密封及左、右樞軸密封的方案，檢修過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，首先要加工各種專用工器具，采購(gòu)試驗(yàn)設(shè)備等。檢修所需要的費(fèi)用較大，最近一次我們采用和小閥門廠合作的方式，返回車間檢修，整體拆除，檢修過(guò)程全在閥門廠內(nèi)進(jìn)行，我們技術(shù)人員同對(duì)方共同想辦法解決難題，最終檢修效果良好，費(fèi)用只需原來(lái)的一半左右。通過(guò)實(shí)踐，在大型球閥檢修中學(xué)習(xí)了技術(shù)也解決了問(wèn)題，希望通過(guò)此文對(duì)同類型的水電站球閥檢修方案及方法提供參考和幫助。

參考文獻(xiàn)：

［1］北溪水電站球閥部分設(shè)計(jì)資料［Z］.

中圖分類號(hào)：TV732.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5387（2016）06-0057-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.020

收稿日期：2016-02-17

作者簡(jiǎn)介：馬海濤（1976-），男，高級(jí)工程師，從事水電廠運(yùn)行和設(shè)備檢修管理工作。焊鋁青銅。下游閥體出口部位有32-M56與伸縮節(jié)把合螺孔，出口部位正下方有1-M20排水孔和1-M18釋壓孔，水平方向有2個(gè)信號(hào)系統(tǒng)用孔，還有G1/2壓力腔進(jìn)水孔、測(cè)壓孔、G1/2差壓控制器孔。