一起典型球閥工作密封無法退出的分析處理

候錄江，徐 桅，趙 浩，李永紅，錢 力

（1.河北易縣抽水蓄能有限公司，河北 保定 074200；2.河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

0 引言

2016年3月某抽水蓄能電廠3號機(jī)組發(fā)電起動(dòng)過程中，由于未收到球閥工作密封退出的反饋信號，造成機(jī)組啟動(dòng)超時(shí)而跳機(jī)，維護(hù)人員到達(dá)現(xiàn)場，手動(dòng)投退球閥工作密封也無法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)正確動(dòng)作，特別是球閥工作密封退出方向的速度及其緩慢。

1 球閥及其工作密封之間配合關(guān)系

眾所周知，球閥工作密封作用是保證球閥關(guān)閉后對其進(jìn)行密封，以減少球閥漏水，因此只有當(dāng)球閥全關(guān)后，球閥工作密封才能投入，否則將會造成球閥及其工作密封的損壞。我廠采用的是ALSTOM設(shè)備，球閥及其工作密封之間采用是通過機(jī)械式配壓閥_AQ501進(jìn)行二者之間的閉鎖。球閥工作密封油壓控制回路如圖1所示，其動(dòng)作過程可分為以下4種情況：

圖1 球閥工作密封油壓控制回路（球閥全關(guān)時(shí)）

情況1，停機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)，如圖1所示，電磁閥_AD530的閥芯保持在交叉位置即P-B和A-T口導(dǎo)通，配壓閥_AQ501由于球閥擋塊的下壓，使其閥芯保持在平行位置即P-A口導(dǎo)通，且X-L口截止，因此壓力油經(jīng)_AD530、_AQ501進(jìn)入球閥工作密封投入腔，同時(shí)球閥工作密封退出腔經(jīng)_AD530的T口排油，此時(shí)球閥工作密封投入。

情況2，機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，順序是先退球閥工作密封再打開球閥，退球閥工作密封時(shí)，首先_AD530勵(lì)磁使其閥芯保持在水平位置即P-A和B-T導(dǎo)通，配壓閥_AQ501由于球閥擋塊下壓閥芯而保持在平行位置即P-A口導(dǎo)通，因此壓力油經(jīng)電磁閥_AD530直接進(jìn)入球閥工作密封退出腔，同時(shí)球閥工作密封投入腔經(jīng)_AQ501、_AD530的T口排油，此時(shí)球閥工作密封退出。之后球閥打開，球閥打開后配壓閥_AQ501不再承受球閥擋塊下壓，而在閥芯下端彈簧和壓力油壓力共同作用下，使其保持在傾斜位置即T-A口導(dǎo)通，此時(shí)，球閥工作密封投入腔經(jīng)_AQ501的T口直接排油泄壓。

圖2 球閥工作密封油壓控制回路（球閥全開時(shí)）

情況4，停機(jī)時(shí)，首先電磁閥_AD530失磁而在彈簧作用下使其閥芯保持在交叉位置即P-B和A-T口導(dǎo)通，此時(shí)配壓閥_AQ501而在彈簧和X口壓力油的共同作用下使其閥芯保持在A-T和X-L口導(dǎo)通，而壓力油經(jīng)_AD530送至_AQ501的P口，而此時(shí)球閥工作密封退出腔經(jīng)_AD530的T口和配壓閥_AQ501的L口直接排油泄壓。當(dāng)球閥關(guān)閉至全關(guān)位置后，配壓閥_AQ501由于球閥擋塊下壓使其閥芯保持在平行位置即P-A口導(dǎo)通和X-L口截止，處于P口的壓力油直接進(jìn)入球閥工作密封投入腔，從而使球閥工作密封投入。

綜合以上分析，可知球閥和球閥工作密封之間通過配壓閥_AQ501來實(shí)現(xiàn)二者之間的閉鎖，即：

（1）球閥不在全關(guān)位置時(shí)，球閥工作密封不能投入，只能保持在退出，因?yàn)榇藭r(shí)球閥工作密封的退出腔和投入腔都直接排油泄壓。

（2）球閥在全關(guān)位置時(shí)，球閥工作密封可以投入，也可以退出。

當(dāng)機(jī)組停機(jī)時(shí)，球閥全關(guān)后，壓力油經(jīng)_AD530、_AQ501直接和球閥工作密封投入腔相導(dǎo)通，而退出腔經(jīng)_AD530直接排油泄壓，從而保證了球閥工作密封一直保持密封狀態(tài)的良好。

當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，電磁閥_AD530一直保持勵(lì)磁，壓力油經(jīng)_AD530進(jìn)入球閥工作密封退出腔以及配壓閥的X口，由于絕大部分壓力油經(jīng)配壓閥_AQ501的X-L口直接卸掉，使球閥工作密封退出腔幾乎無油壓，投入腔則經(jīng)配壓閥_AQ501直接排油泄壓，從而保證了球閥工作密封一直保持在退出狀態(tài)。其油回路如表1所示。

表1

2 故障原因分析

現(xiàn)地手動(dòng)投退工作密封，發(fā)現(xiàn)退出時(shí)間較長，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)球閥工作密封接力器_AE531閥芯移動(dòng)速度不正常。

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當(dāng)向退出腔注油時(shí)，_AE531閥芯動(dòng)作極其緩慢，在70 s左右。

當(dāng)向投入腔注油時(shí)，_AE531閥芯動(dòng)作較慢，在10 s左右。

首先，在球閥工作密封退出腔接口處外加一塊壓力表，當(dāng)手動(dòng)投入工作密封時(shí)，壓力表顯示為1.1 MPa，而正常壓力應(yīng)為6.4 MPa，因此判斷為此時(shí)工作密封退出腔內(nèi)壓力有損失，即工作密封投入的油管路存在漏油點(diǎn)。

而與工作密封投入的油管路有關(guān)的有電磁閥_AD530、配壓閥_AQ501及其管道，首先我們更換了電磁閥_AD530后故障仍然存在，進(jìn)而隔離配壓閥_AQ501，采取配壓閥_AQ501的X口處拆除管路，用堵頭將管路堵死，再次投入工作密封，密封投入正常，速度約5 s，由此確認(rèn)配壓閥_AQ501存在壓力油泄漏。而設(shè)備圖紙上對配壓閥_AQ501標(biāo)示和實(shí)際閥體所接管路不同，圖紙上有4根管路與其相連，而實(shí)際有5個(gè)管路與其相連，圖紙中少了接口L，對閥體進(jìn)行解體后發(fā)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示，P為進(jìn)油口，T為回油口，A為工作油口，X為控制壓力口，L為泄油口中間為可以左右移動(dòng)的閥芯。

圖3 配壓閥_AQ501內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)球閥全關(guān)時(shí)，配壓閥_AQ501閥芯受連桿壓力作用下而右移，此時(shí)，P-A口導(dǎo)通，X與L口截止，如圖4所示。

圖4 球閥全關(guān)時(shí)配壓閥_AQ501內(nèi)部導(dǎo)通示意圖

當(dāng)球閥全開時(shí)，配壓閥_AQ501閥芯在彈簧和X口壓力油的共同作用下而左移，此時(shí)A-T口導(dǎo)通，X-L口導(dǎo)通，P口截止，如圖5所示。

圖5 球閥全開時(shí)配壓閥_AQ501內(nèi)部導(dǎo)通示意圖

當(dāng)現(xiàn)地手動(dòng)投退球閥工作密封時(shí)，球閥一直保持在全關(guān)位置，由以上分析已經(jīng)確定配壓閥_AQ501的X口有泄漏，而從閥體結(jié)構(gòu)分析，最大可能是X-L口導(dǎo)通，致使壓力油經(jīng)L口排出至油箱，只有閥芯卡死或者閥芯動(dòng)作不到位，如圖6所示，當(dāng)配壓閥_AD530閥芯處于圖6所示的中間位置時(shí)，A-T口截止且P-A口導(dǎo)通，而X-L口之間未能正常截止，而是錯(cuò)誤的保持在導(dǎo)通狀態(tài)。此種狀態(tài)下，球閥工作密封投入腔經(jīng)_AD530的T口排油；而壓力油經(jīng)電磁閥_AD530、配壓閥_AQ501的X口、最后在L口處直接卸掉，少量的壓力油經(jīng)_AD530進(jìn)入球閥工作密封退出腔，造成退出腔壓力由6.4 MPa降至1.1 MPa，因此球閥工作密封退出速度很慢。

圖6 配壓閥_AQ501閥芯動(dòng)作不到位時(shí)內(nèi)部導(dǎo)通示意圖

因此分析確認(rèn)事故的原因?yàn)榕鋲洪y_AQ501閥芯動(dòng)作不到位，引起X-L口之間應(yīng)該截止時(shí)而未截止，而錯(cuò)誤地保持導(dǎo)通，從而引起球閥工作密封退出時(shí)應(yīng)該進(jìn)入球閥工作密封退出腔的壓力油被錯(cuò)誤地經(jīng)_AQ501的L口直接排出至回油箱。

3 事故的處理

連桿結(jié)構(gòu)如圖7所示，連桿與調(diào)整螺釘?shù)南噙B，調(diào)整螺釘可以調(diào)整外露的長度，螺釘外露長度變短時(shí)，則整個(gè)連桿動(dòng)作幅度變大，進(jìn)而閥芯動(dòng)作深度加深；反之，螺釘外露長度變長時(shí)，則整個(gè)連桿動(dòng)作幅度變小，進(jìn)而閥芯動(dòng)作深度變淺。

圖7 連桿結(jié)構(gòu)示意圖

發(fā)現(xiàn)配壓閥_AD530閥芯的連桿上的鎖定螺母有松動(dòng)現(xiàn)象，球閥全關(guān)時(shí)測量與連桿相連的調(diào)整螺釘?shù)耐饴堕L度（或者測量連桿露出配壓閥_AD530閥體的長度也可），其外露長度為31 mm，測得其他機(jī)組其外露長度為36 mm左右，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 與連桿相連的調(diào)整螺釘?shù)拈L度

因此，調(diào)整調(diào)整螺釘外露長度為36 mm，加大整個(gè)連桿動(dòng)作的幅度，進(jìn)而閥芯動(dòng)作更加深入閥體內(nèi)，使閥芯動(dòng)作到位，并重新進(jìn)行了位置校正與緊固，球閥及其工作密封投退3次，故障未再出現(xiàn)?？梢姡鋲洪y_AQ501閥芯動(dòng)作到位，各油口之間正常切換，且之間導(dǎo)通和截止正確。

4 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

對此次故障的處理，需要總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)主要有2點(diǎn)：

（1）當(dāng)時(shí)球閥工作密封投入回路正常，足以證明配壓閥_AD530的P-A口導(dǎo)通正常，而武斷的認(rèn)為處于同一根閥芯上的X-L口切換也應(yīng)該是正常的，本次故障處理過程中，當(dāng)閥芯動(dòng)作幅度偏小時(shí)，閥芯動(dòng)作會不到位而出現(xiàn)中間位置，從而造成油口之間的切換不同步，有的正常動(dòng)作，有的還沒有正常動(dòng)作。原因是由于配壓閥閥芯的“臺肩”的寬窄各不相同，從而導(dǎo)致閥芯的動(dòng)作幅度大小會影響油口之間是否正常切換。即不能以一對油口正常動(dòng)作就推斷出同一根閥芯上的其他油口均正常動(dòng)作。

（2）如何測量閥芯的實(shí)際位置。當(dāng)球閥全關(guān)時(shí)，球閥全關(guān)擋塊和閥體之間的距離是一定的，二者之間的距離只和彼此安裝的位置有關(guān)，和此時(shí)閥芯的深度無關(guān)，因此圖8所示的外露長度不能正確反映閥芯的實(shí)際位置。必須按照圖8所示的方法進(jìn)行測量，才能正確確定閥芯的深度，進(jìn)而通過調(diào)整調(diào)整螺釘來調(diào)整閥芯的實(shí)際位置。

要注意調(diào)整鎖定螺釘時(shí)，最好在球閥全關(guān)時(shí)進(jìn)行，防止球閥全開時(shí)調(diào)整，由于沒有參照物，萬一調(diào)整過長，球閥第一次全關(guān)時(shí)將會把配壓閥_AQ501壓壞。

建議有類似閥體結(jié)構(gòu)的電廠應(yīng)開展排查，由于該閥體通過機(jī)械連桿來調(diào)整，在實(shí)際工作中往往易于被忽視。維護(hù)人員對配壓閥結(jié)構(gòu)原理掌握不清，再加上圖紙與實(shí)際不符，問題出現(xiàn)時(shí)無從下手。因此要加大人員知識培訓(xùn)工作，核實(shí)現(xiàn)地設(shè)備與圖紙的一致性，及時(shí)修改不同甚至錯(cuò)誤的地方。

圖8 測量閥芯實(shí)際位置的錯(cuò)誤方法

5 結(jié)束語

通過對一起引起球閥工作密封無法正常退出的故障，深入分析其控制油回路配壓閥結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)，提出故障處理措施，為有類似球閥的抽水蓄能電站運(yùn)行維護(hù)提供了借鑒。