降低主進(jìn)水閥工作密封投退異常次數(shù)淺析

馬依文，亓祥飛，高建偉

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái)317200）

1 引言

華東桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺(tái)縣境內(nèi)，電站接入華東電網(wǎng)。電站裝設(shè)了4臺(tái)300 MW的可逆式水泵水輪機(jī)，總裝機(jī)容量1 200 MW，年平均發(fā)電量21億kW·h，年抽水電量28億kW·h。機(jī)組主要有發(fā)電、發(fā)電調(diào)相、抽水、抽水調(diào)相等4種運(yùn)行工況，在華東電網(wǎng)區(qū)域擔(dān)任調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和緊急事故備用等任務(wù)。

桐柏抽水蓄能電站4臺(tái)主進(jìn)水閥由VATECH HYDRO公司制造，依據(jù)抽水蓄能電站必要性，電網(wǎng)要求日均主進(jìn)水閥動(dòng)作次數(shù)約為20次，主進(jìn)水閥動(dòng)作的同時(shí)伴隨著工作密封的投退（主進(jìn)水閥開啟時(shí)工作密封退出，主進(jìn)水閥關(guān)閉時(shí)工作密封投入），在啟停過程中要求工作密封開啟關(guān)閉需穩(wěn)定、可靠、迅速，需具備良好的密封效果及一定操作次數(shù)時(shí)的穩(wěn)定性。因此工作密封投退位置反饋正確、可靠，是保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行不可或缺的重要部分。

2 主進(jìn)水閥工作密封投退異常的原因分析

2.1 現(xiàn)狀調(diào)查

對(duì)主進(jìn)水閥工作密封投退運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)查，統(tǒng)計(jì)了2017年1月至12月工作密封投退異常頻數(shù)，如表1所示。

通過表1可以看出，月平均發(fā)生位置反饋不正確導(dǎo)致的運(yùn)行故障次數(shù)為19/12=1.58次/月，位置反饋不正確導(dǎo)致工作密封投退異常的頻數(shù)占76%，是造成工作密封投退異常的主要癥結(jié)，因此針對(duì)工作密封位置反饋不正確作進(jìn)一步分析調(diào)查。

2.2 原因分析及檢查

針對(duì)工作密封位置反饋不正確，分析其主要原因有以下5種。

（1）行程偏離標(biāo)準(zhǔn)值

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各機(jī)組工作密封位置指示行程距離進(jìn)行測(cè)量檢查，測(cè)量結(jié)果如表2所示。

表2 機(jī)組工作密封行程距離測(cè)量

由表2計(jì)算可知：1號(hào)機(jī)組工作密封位置指示偏差為3.4%，2號(hào)機(jī)組偏差2.7%，3號(hào)機(jī)組偏差0.86%，4號(hào)機(jī)組偏差1.7%。4臺(tái)機(jī)組均未超出5%的偏差標(biāo)準(zhǔn)，滿足生產(chǎn)規(guī)定的要求，基本排除由于行程偏離標(biāo)準(zhǔn)值導(dǎo)致位置反饋不正確的可能。

（2）元件動(dòng)作過程中機(jī)械卡澀

圖1 主進(jìn)水閥工作密封全關(guān)位置閥心與閥體間隙測(cè)量圖

現(xiàn)場(chǎng)檢查圖1所示工作密封各測(cè)點(diǎn)間隙，檢查測(cè)得各測(cè)點(diǎn)間隙均為0，工作密封漏水量為0?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行多次工作密封投退試驗(yàn)無異常，機(jī)械機(jī)構(gòu)動(dòng)作無停頓，由此證明機(jī)械結(jié)構(gòu)無卡澀，滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）行程開關(guān)質(zhì)量不合格

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行多次測(cè)量機(jī)械式行程開關(guān)動(dòng)作情況及內(nèi)部接點(diǎn)電阻值，選取其中8組測(cè)量數(shù)據(jù)繪制行程開關(guān)內(nèi)部接點(diǎn)電阻值對(duì)照?qǐng)D，如圖2所示。

圖2 投入、退出行程開關(guān)內(nèi)部接點(diǎn)電阻值對(duì)照?qǐng)D

通過測(cè)量電阻值可知，各機(jī)組在多次動(dòng)作試驗(yàn)過程中較小概率發(fā)生行程開關(guān)動(dòng)作不到位的情況，同時(shí)維護(hù)人員每月均結(jié)合定檢及檢修工作對(duì)4臺(tái)機(jī)進(jìn)行維護(hù)檢查，并記錄工作密封投退位置開關(guān)指示正常、外觀正常、固定良好、電纜接頭無破損且無松動(dòng)、探測(cè)頭與感應(yīng)鐵片間隙合理等狀態(tài)，若行程開關(guān)內(nèi)部接點(diǎn)電阻值偶發(fā)阻值越限，維護(hù)人員將進(jìn)行及時(shí)更換、檢測(cè)，因此基本排除由于行程開關(guān)質(zhì)量不合格導(dǎo)致位置反饋不正確的可能。

（4）行程開關(guān)選型不當(dāng)

根據(jù)表3機(jī)械式行程開關(guān)參數(shù)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)動(dòng)作情況可知，機(jī)械式行程開關(guān)執(zhí)行頭角度范圍有限，造成動(dòng)作死區(qū)較大。

表3 機(jī)械式行程開關(guān)參數(shù)表

由于機(jī)組振動(dòng)或安裝螺絲松動(dòng)影響，導(dǎo)致行程開關(guān)位置有所偏移，造成動(dòng)作接點(diǎn)壓得過緊，復(fù)歸時(shí)接點(diǎn)未完全脫開，需及時(shí)進(jìn)行位置調(diào)整；行程開關(guān)頻繁動(dòng)作復(fù)歸，其開關(guān)動(dòng)觸片經(jīng)常疲勞斷裂，導(dǎo)致行程開關(guān)不動(dòng)作或動(dòng)作不準(zhǔn)確，維護(hù)換件不便，影響機(jī)組正常運(yùn)行。

因此主進(jìn)水閥工作密封投退采用機(jī)械式行程開關(guān)，動(dòng)作死區(qū)大、精度不高、故障率高，容易造成誤動(dòng)和拒動(dòng)，從而導(dǎo)致工作密封位置反饋不正確。

（5）行程開關(guān)安裝位置易偏移

圖3 機(jī)械式行程開關(guān)安裝位置圖

根據(jù)圖3所示，球閥工作密封投退動(dòng)作為橫向移動(dòng)，行程為7 mm。工作密封圈本體動(dòng)作時(shí)帶動(dòng)圖中機(jī)械指示連桿，固定于連桿上的金屬塊在橫向移動(dòng)過程中逐漸壓緊位置反饋開關(guān)，當(dāng)動(dòng)作幅度達(dá)到機(jī)械行程開關(guān)動(dòng)作距離時(shí)，行程開關(guān)接點(diǎn)接通，上位機(jī)收到工作密封位置反饋信號(hào)。

當(dāng)前工作密封投退動(dòng)作時(shí)，金屬塊隨著連桿橫向移動(dòng)，行程為7 mm。金屬塊的斜面角度為40°，工作密封橫向行程通過金屬塊斜面?zhèn)鲃?dòng)至位置反饋開關(guān)的縱向行程為5.8 mm。再加上位置反饋開關(guān)執(zhí)行頭動(dòng)作角度的影響，實(shí)際作用于開關(guān)接點(diǎn)的行程將小于執(zhí)行頭動(dòng)作距離與復(fù)歸距離的差值。

而位置反饋開關(guān)為縱向安裝，經(jīng)過中間各環(huán)節(jié)的傳動(dòng)后，實(shí)際作用于位置反饋開關(guān)的行程小于7 mm，也處于位置反饋開關(guān)動(dòng)作與復(fù)歸之間的臨界距離，極容易導(dǎo)致位置反饋指示異常。

3 處理過程

3.1 處理對(duì)策及措施

針對(duì)以上分析的2點(diǎn)主要原因，即：行程開關(guān)選型不當(dāng)、行程開關(guān)安裝位置易偏移，如表4所示采取相關(guān)處理對(duì)策及措施，以降低主進(jìn)水閥工作密封投退異常次數(shù)。

表4 處理對(duì)策及措施

（1）更換行程開關(guān)指示裝置位置：將行程開關(guān)安裝位置由接收縱向傳動(dòng)行程，改為接收橫向傳動(dòng)行程。使其不再受金屬塊斜面?zhèn)鲃?dòng)的影響，實(shí)際作用于行程開關(guān)的投退行程由原來的5.8 mm左右變?yōu)? mm。一方面提高了投退行程距離，誤差范圍在±5%以內(nèi)，另一方面也提高了投退行程的穩(wěn)定性，從而將提高行程開關(guān)的動(dòng)作穩(wěn)定性。

（2）更換行程開關(guān)型號(hào)：采用接近式行程開關(guān)代替機(jī)械式行程開關(guān)，由表5接近式行程開關(guān)參數(shù)表可以看出，對(duì)比機(jī)械式行程開關(guān)，接近式行程開關(guān)為非接觸檢測(cè)，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損與疲勞損傷，工作壽命長(zhǎng)，測(cè)量反饋響應(yīng)快，一般響應(yīng)時(shí)間可達(dá)幾毫秒或幾十毫秒，具有及時(shí)性，接近式行程開關(guān)為全密封結(jié)構(gòu)，防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP67，具有良好的防潮、防塵性能，重復(fù)定位精度低，且抗振能力較機(jī)械式行程開關(guān)要強(qiáng)，提高了工作的準(zhǔn)確性與可靠性。

表5 接近式行程開關(guān)參數(shù)表

（3）優(yōu)化感應(yīng)機(jī)構(gòu)擋片形狀：如圖4所示，在主進(jìn)水閥工作密封本體機(jī)械指示裝置機(jī)構(gòu)M處加裝矩形感應(yīng)機(jī)構(gòu)金屬擋片（2片），圓形擋片尺寸為：R：200 mm，厚度：1 mm。

圖4 圓形感應(yīng)擋片安裝圖

通過工程師站在線測(cè)試強(qiáng)制發(fā)令主進(jìn)水閥工作密封投退，結(jié)果顯示工作密封實(shí)際動(dòng)作情況均正確，工作密封指示反饋信號(hào)上送均正常。且圓形金屬擋片不受振動(dòng)影響出現(xiàn)偏移，接近式行程開關(guān)的探頭感應(yīng)準(zhǔn)確率高，進(jìn)一步提高了投退反饋的正確性與穩(wěn)定性。

3.2 處理后實(shí)施效果

為檢查問題處理后實(shí)施效果，對(duì)2018年1月至12月期間機(jī)組啟停機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如表6所示。

表6 處理前后工作密封投退異常原因?qū)φ毡?/p>

結(jié)果表明，措施實(shí)施后未發(fā)生因主進(jìn)水閥工作密封投退異常導(dǎo)致機(jī)組開停機(jī)不成功事件，工作密封投退信號(hào)月均異常次數(shù)由2.08次/月降低至0.33次/月，大大降低了工作密封投退異常次數(shù)，提高了機(jī)組啟停成功率，保證機(jī)組能隨調(diào)隨啟，為華東電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

4 結(jié)論

抽水蓄能電站機(jī)組在啟停過程中要求工作密封開啟關(guān)閉需具備良好的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，因此工作密封投退位置反饋的正確、可靠性是機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行的保證。

本文采用接近式行程開關(guān)，使得反饋裝置具有良好的防潮、防塵性能，反饋測(cè)量具有及時(shí)性，重復(fù)定位精度低，且抗振能力較機(jī)械式行程開關(guān)要強(qiáng)，自主優(yōu)化感應(yīng)擋片形狀，提高了工作的準(zhǔn)確性與可靠性，減少了運(yùn)維人員日常維護(hù)工作量，降低了機(jī)組啟停過程中易產(chǎn)生的位置反饋不準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步為機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。