某大型電廠調(diào)速器主供油閥開度與閥盤開度指示不一致分析報(bào)告及建議

王繼承+田冰+劉佳磊+王永洪+牟亮

【摘 要】本文主要針對(duì)調(diào)速器系統(tǒng)DN100主供油閥門在一側(cè)額定壓力另一側(cè)無壓力情況下開啟后對(duì)蝸輪蝸桿傳動(dòng)形式的閥門造成的影響，總結(jié)出蝸輪蝸桿閥門損壞的原因、處理思路，以及調(diào)速器主供油蝸輪蝸桿閥門帶壓操作的建議，以期為同行提供參考。

【關(guān)鍵詞】調(diào)速器；開度指示；主供油閥；蝸輪蝸桿

0 概述

某大型電廠調(diào)速器主供油閥主要用于控制調(diào)速器壓力油罐給調(diào)速器用戶供油，同時(shí)兼作為筒閥緊急停機(jī)液壓閥AA033閥壓力油源。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)主供油閥處于全開位置。調(diào)速器主供油閥型號(hào)為 Q347Y-64P，壓力等級(jí)為6.4MPa，通徑100mm球閥。該閥傳動(dòng)形式為蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)，閥門的開啟和關(guān)閉是人工通過轉(zhuǎn)動(dòng)手輪來實(shí)現(xiàn)。

1 問題現(xiàn)象

2015年5月24日，#7機(jī)組在檢修后，運(yùn)行人員打開調(diào)速器主供油閥71005至40%全開度，進(jìn)行筒閥液壓系統(tǒng)充油、排氣恢復(fù)措施，但由于緊急停機(jī)液壓閥AA033右側(cè)壓力油未供達(dá)，導(dǎo)致#7機(jī)組筒閥發(fā)生誤落。檢修人員與運(yùn)行人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)調(diào)速器主供油閥71005 的40%開度顯示為虛假指示，而實(shí)際開度為0，故調(diào)速系統(tǒng)壓力油未真正到達(dá)筒閥緊急停機(jī)液壓閥AA033（AA033處于緊急動(dòng)作狀態(tài)），導(dǎo)致#7機(jī)組筒閥發(fā)生誤落，后運(yùn)行人員將調(diào)速器主供油閥71005開至全開。

2015年06月24日，檢修人員開票檢查#7機(jī)組調(diào)速器主供油閥71005閥閥門實(shí)際狀態(tài)，該閥閥盤指示為全開，同時(shí)傳動(dòng)齒盤已到達(dá)全開限制位。將#7機(jī)組速器主供油閥71005閥傳動(dòng)結(jié)構(gòu)拆卸后檢查發(fā)現(xiàn)，#7機(jī)組速器主供油閥71005閥傳動(dòng)桿鍵槽處嚴(yán)重變形，變形大概在20°左右，結(jié)合閥桿及鍵槽變形量，分析判斷#7機(jī)組速器主供油閥71005閥目前開啟狀態(tài)約為80%。

2 閥桿變形原因分析

2.1 閥門安全富裕量不足

調(diào)速器主供油閥71005閥與壓力油罐連接，閥門工作壓力為6.4MPa，壓力油罐工作壓力達(dá)到6.3MPa，油泵出口溢流閥閥值為6.5-6.7 MPa之間，此閥門在設(shè)計(jì)選型時(shí)安全富裕量考慮不周且此閥閥芯較大，受壓面積大，在進(jìn)行操作時(shí)操作力矩也較大。閥桿在蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)作用下造成閥桿變形，此為閥桿變形的主要原因。

2.2 閥桿強(qiáng)度與蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)不匹配

調(diào)速器主供油閥71005閥閥桿變形是由于在蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)作用下造成的。從機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則來說，雖然可通過蝸輪蝸桿來放大力矩，但前提是蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)的最大傳動(dòng)力矩應(yīng)小于閥桿本身產(chǎn)生扭矩變形的力矩值。通俗點(diǎn)講：小了打不開，大了容易造成閥桿變形。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未考慮平壓管

調(diào)速器主供油閥71005閥前后未設(shè)置平壓管是此閥變形的另外一個(gè)原因。參考《錦東電站筒閥油壓裝置設(shè)計(jì)》在主供油閥前后設(shè)置了平壓管路，并設(shè)計(jì)一個(gè)DN10、 PN100的球閥控制平壓，使得閥門開啟和關(guān)閉較為省力，避免了閥門憋壓開啟的問題 。

2.4 結(jié)論

綜上分析， #7機(jī)組調(diào)速器主供油閥71005閥閥桿變形的主要原因?yàn)殚y門結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全富裕量不足，導(dǎo)致在操作時(shí)現(xiàn)變閥桿形問題。閥桿變形后在操作手輪過程中蝸輪蝸桿及開度指示在旋轉(zhuǎn)而實(shí)際閥桿沒有旋轉(zhuǎn)，也就出現(xiàn)了開度顯示為40%時(shí)，實(shí)際開度為0的狀態(tài)。

閥桿與蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)不匹配以及主閥前后未設(shè)計(jì)平壓閥為次要因素。

3 閥門開度80%開度供油量分析

3.1 #7機(jī)組調(diào)速器與#5、#8機(jī)組調(diào)速器有水調(diào)試相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比

結(jié)合#7機(jī)組調(diào)速器有水調(diào)試和#5、#8機(jī)組有水調(diào)試相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比如下：

#7機(jī)組，正常開機(jī)時(shí)間為35.06s，正常關(guān)機(jī)時(shí)間為14.10s，緊急停機(jī)時(shí)間為14.34s，事故停機(jī)時(shí)間為13.28s。

#5機(jī)組，正常開機(jī)時(shí)間為36.86s，正常關(guān)機(jī)時(shí)間為14.16s，緊急停機(jī)時(shí)間為13.92s，事故停機(jī)時(shí)間為13.10s。

#8機(jī)組，正常開機(jī)時(shí)間為34.84s，正常關(guān)機(jī)時(shí)間為14.34s，緊急停機(jī)時(shí)間為14.32s，事故停機(jī)時(shí)間為12.86s

通過上述數(shù)據(jù)對(duì)比分析，#7機(jī)組調(diào)速器正常開關(guān)機(jī)時(shí)間、緊急停機(jī)時(shí)間、事故停機(jī)時(shí)間與#5、#8機(jī)組緊急停機(jī)、事故停機(jī)時(shí)間相差不大。

3.2 閥門流量核實(shí)

球閥的流量特性在啟閉階段為直線，在中間開度的時(shí)候?yàn)榈劝俜直忍匦?。根?jù)《四川省雅礱江錦屏二級(jí)水電站調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算書》計(jì)算的最小管徑要求為87mm。

根據(jù)合同要求管路流速為：≤4m/s，計(jì)算管路內(nèi)徑、緊急關(guān)機(jī)時(shí)間為10s、接力器總?cè)莘e0.238m3

主供油管路公稱直徑為DN100，按照流量為原通徑的60%計(jì)算，關(guān)機(jī)時(shí)間取事故停機(jī)時(shí)間=13.28s，得到目前閥門開度異常情況下的最大實(shí)際流速：vPmax=3.8m/s，滿足設(shè)計(jì)流速要求，流量也滿足正常工作的要求。

3.3 結(jié)論

通過緊急事故關(guān)機(jī)時(shí)間計(jì)算分析，目前#7機(jī)組調(diào)速器主供油閥閥開啟80%時(shí)，滿足調(diào)速器系統(tǒng)在事故停機(jī)時(shí)所需壓力油用油量。

4 后續(xù)建議

根據(jù)上述分析，提出如下處理建議：

4.1 將目前型號(hào)為Q347Y-64P閥門更換為10MPa壓力等級(jí)的閥門；

4.2 參考筒閥油壓裝置主供油閥設(shè)計(jì)方式，增設(shè)旁通平壓管，以優(yōu)化調(diào)速器主供油閥操作方式。

【參考文獻(xiàn)】

[1]郭磊.水電站調(diào)速器油壓系統(tǒng)改造方案研究[J].南昌工程學(xué)院學(xué)報(bào).2014（06）.

[2]蒲瑜.大型水輪機(jī)調(diào)速器故障與處理[J].水電站機(jī)電技術(shù).2007（03）.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]