重錘式液控蝶閥不能動水關(guān)閉原因分析及處理

晉兆鵬，張坤祥

（中廣核洪雅高鳳山水力發(fā)電有限公司成都分公司，四川成都610000）

重錘式液控蝶閥不能動水關(guān)閉原因分析及處理

晉兆鵬，張坤祥

（中廣核洪雅高鳳山水力發(fā)電有限公司成都分公司，四川成都610000）

腳基坪電廠水輪機(jī)進(jìn)口采用沃茨閥門（長沙）有限公司的KD741X-Vke型重錘式液控蝶閥，該蝶閥在機(jī)組運(yùn)行額定轉(zhuǎn)速以下時不能實(shí)現(xiàn)閥門的動水關(guān)閉，存在安全隱患，不符合相關(guān)要求。經(jīng)過現(xiàn)場查勘及試驗(yàn)論證后，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況對液控蝶閥重錘進(jìn)行了增加配重的方法，最終解決了液控蝶閥在特定工況下不能動水關(guān)閉問題。

液控；蝶閥；重錘；力矩

自動保壓水輪機(jī)重錘式液控蝶閥是水電站管線系統(tǒng)截斷或接通介質(zhì)的理想設(shè)備，適用于裝在水輪機(jī)前的壓力鋼管處，作為水輪機(jī)進(jìn)水閥。在機(jī)組發(fā)生事故且導(dǎo)葉不能關(guān)閉時，動水關(guān)閉閥門，緊急截斷水流，防止水輪機(jī)發(fā)生飛逸，確保機(jī)組安全。在停機(jī)備用時，關(guān)閉閥門，截斷水流，防止水輪機(jī)導(dǎo)葉長期漏水，既能減少水能損失，又可以防止在導(dǎo)葉斷面和立面處產(chǎn)生間隙氣蝕。在檢修停機(jī)時，靜水關(guān)閉閥門，截斷水流。但在實(shí)際使用過程中，由于有不能預(yù)料的特殊工況及復(fù)雜的使用環(huán)境，導(dǎo)致該液控蝶閥在特定工況下不能動水關(guān)閉，下面做簡要分析及處理方法介紹。

1 自動保壓重錘式液控蝶閥主要結(jié)構(gòu)及工作原理

腳基坪電廠2800KD741X-16Vke防泥沙型重錘式液控蝶閥主要由驅(qū)動機(jī)構(gòu)、閥體、閥板、閥軸等部件組成。該閥使用雙偏心形式：一是將閥軸與閥體密封中心偏移一定距離，使其互不干涉；二是將閥板中心上抬管道中心線一定距離，使其在關(guān)閉閥門過程中，下半部迎水面積大于上半部，幫助閥門的關(guān)閉（見圖1）。其打開是由液壓油推動油缸活塞移動，油缸活塞帶動與之連接的連接頭使重錘升起，同時帶動閥軸使閥板打開。其關(guān)閉是在重錘的作用下，擺動油缸內(nèi)的壓力油經(jīng)液控管路流回油箱，利用重錘力矩帶動閥板關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)關(guān)閥；事故關(guān)閉是利用重錘力矩和動水的共同作用下帶動閥板關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)關(guān)閥。該液控蝶閥系統(tǒng)液壓油壓力遠(yuǎn)高于重錘舉起時所需的液壓油壓力及鎖定銷拔出時的壓力，不至于壓力不足時不能拔鎖定銷造成不能關(guān)閥，該油路中

的彈簧式儲能裝置能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自保壓（見圖2）。

圖1 液控蝶閥外形結(jié)構(gòu)圖（能看出其是偏心結(jié)構(gòu)）

圖2 重錘式液控蝶閥液壓原理圖

2 重錘式液控蝶閥不能動水關(guān)閉的情況說明及原因分析

腳基坪電廠3號機(jī)組A級檢修后，在進(jìn)行軸瓦溫度考驗(yàn)后停機(jī)的過程中，由于導(dǎo)葉接力器的原因，導(dǎo)致導(dǎo)葉在關(guān)至14%時不能再繼續(xù)動作（期間采用了所有能關(guān)閉導(dǎo)葉的緊急手段都未能成功關(guān)閉導(dǎo)葉），此時機(jī)組轉(zhuǎn)速維持在額定轉(zhuǎn)速的80%左右。在導(dǎo)葉無法正常全關(guān)的情況下，立即現(xiàn)地關(guān)閉液控蝶閥，但液控蝶閥也無法正常關(guān)閉，最后采用千斤頂施加力矩的作用下使蝶閥成功關(guān)閉。在《大中型水輪機(jī)進(jìn)水閥基本技術(shù)條件》中明確指出機(jī)組在任何工況下，進(jìn)水閥門應(yīng)能動水關(guān)閉。

結(jié)合液控蝶閥自身結(jié)構(gòu)、當(dāng)時機(jī)組運(yùn)行的特殊工況及蝶閥的控制系統(tǒng)分析，導(dǎo)致重錘式液控蝶閥不能關(guān)閉的情況，主要有以下幾個原因。

（1）油箱油位不足導(dǎo)致液壓系統(tǒng)無壓致使鎖定不能正常工作；

（2）電氣控制回路故障導(dǎo)致關(guān)閥命令不能下達(dá)（該設(shè)備自動電氣控制采用PLC控制）；

（3）液壓回路不通或堵塞導(dǎo)致擺動油缸的油不能排回油箱；

（4）主軸與閥體軸孔內(nèi)襯套之間的摩擦力矩過大或襯套失圓變形咬死；

（5）重錘自身傾角過大導(dǎo)致重錘力矩不夠不足以關(guān)閉閥門。

根據(jù)現(xiàn)場分析出的原因逐一進(jìn)行檢查分析得出以下結(jié)論：

油箱油量充足，液壓系統(tǒng)自保壓工作正常，排除了因?yàn)闊o液壓油或者液壓油不足造成鎖定等設(shè)備不能正常動作；在現(xiàn)地控制屏下達(dá)關(guān)閥命令時結(jié)合電氣圖紙從PLC本體的指示燈來看，各命令都能正確開出并執(zhí)行，并且在執(zhí)行關(guān)閥命令時液壓回路中與擺動油缸連接的高壓軟管明顯變軟，說明該管路中的油壓是按照關(guān)閥流程流回到了油箱的，液壓回路并未堵塞；通過現(xiàn)場分析說明整個蝶閥的控制系統(tǒng)是不存在問題的，最后采用施加外部力矩改變重錘傾角的辦法蝶閥最終平穩(wěn)的實(shí)現(xiàn)了關(guān)閉，說明機(jī)械部分并不存在摩擦力過大或者咬死的情況；事后從重錘自身角度入手分析，采用工程測量儀器測量了蝶閥全開時重錘的角度均符合廠家技術(shù)資料要求及國家相關(guān)規(guī)范，圖3為測量數(shù)據(jù)。

從測量的實(shí)際數(shù)據(jù)來看均在圖紙標(biāo)注的75°內(nèi)，也符合機(jī)械行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的的要求；說明重錘自身角度也是符合要求的；但結(jié)合當(dāng)時運(yùn)行的工況來分析，是否是由于當(dāng)時的特殊工況，機(jī)組轉(zhuǎn)速并沒有在額定，引用流量有所減小，導(dǎo)致動水力矩不足，從而使蝶閥不能動水關(guān)閉。在廠家的技術(shù)說明書上也得到了論證，即在非正常情況下關(guān)閉蝶閥時需要利用重錘力矩和動水力矩的共同作用下才能關(guān)閉蝶閥，在后期進(jìn)行的關(guān)閥試驗(yàn)中也證明了這一點(diǎn)，即在機(jī)組額定轉(zhuǎn)速的情況下進(jìn)行動水關(guān)閉蝶閥能順利實(shí)現(xiàn)全關(guān)。

3 重錘式液控蝶閥不能動水關(guān)閉的處理結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場得出的結(jié)論，最終確定了兩種解決辦法，第一是改變重錘角度。第二是配重。由于改變角度工序復(fù)雜且不便于操作，最終采用增加重錘重量的辦法。逐步在2個重錘上增加配重物并且對蝶閥做特殊工況時的動水關(guān)閉試驗(yàn)，最終在每個重錘增加至100 kg時機(jī)組在特殊工況下蝶閥能正常關(guān)閉。在對重錘配重后對蝶閥進(jìn)行了模擬正常工況、事故工況的關(guān)閉，其都能順利的完成關(guān)閉,關(guān)閉時間也在規(guī)范要求內(nèi)，配重后在不調(diào)整油壓的情況下重錘也能順利舉升，并未對蝶閥原有控制系統(tǒng)造成影響，從

圖3 蝶閥全開時重錘角度測量數(shù)據(jù)

而有力的確保了機(jī)組安全。圖4為實(shí)際的配重方案圖。

圖4 重錘配重方案圖

4 結(jié)束語

簡單介紹了該型蝶閥不能在特殊工況下動水關(guān)閉的原因，發(fā)現(xiàn)該型蝶閥不具備《大中型水輪機(jī)進(jìn)水閥基本技術(shù)條件》中，機(jī)組在任何工況下都能動水關(guān)閉的要求。通過現(xiàn)場技術(shù)分析，對該蝶閥進(jìn)行了可靠有效的處理，確保了該型蝶閥在特殊工況下能正常關(guān)閉，為類似情況的處理提供了依據(jù)。

[1]JB/T5299-1998液控止回碟閥[S].

[2]希斯威系列KD741X-VKe型水輪機(jī)進(jìn)水重錘式液控蝶閥說明書[Z].

[3]GB/T14478-93大中型水輪機(jī)進(jìn)水閥基本技術(shù)條件[S].

[4]沃茨閥門（長沙）有限公司.2800KD741X-16VKe閥門圖紙[Z].

TV732.7

B

1672-5387（2017）02-0036-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.02.013

2016-08-15

晉兆鵬（1990-），男，從事電廠檢修及維護(hù)工作。