球閥工作密封投退問題的分析與處理

吳金榮，王珺

(閩東水電開發有限公司，福建寧德　352100)

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球閥工作密封投退問題的分析與處理

吳金榮，王珺

(閩東水電開發有限公司，福建寧德352100)

摘要:福建穆陽溪周寧水電站安裝2臺直徑?1720 mm球閥，#2球閥剛投入時整體運行狀況良好，后期出現影響自動開機的工作密封投退問題。經過分析，原因主要為密封損壞及先天設計不足。修改#2機組球閥開啟流程，更換了新的D型密封，重新設計整套D型密封盤根，實施后未再出現類似問題。

關鍵詞:球閥;密封;投退;設計

1　設備簡介

福建省穆陽溪周寧水電站是穆陽溪梯級的核心電站，總裝機容量為2×125 MW，年發電量達6.58 GW·h，在福建省電網中承擔調峰和補償任務。#1，#2機組分別于2005年4月18日、4月15日正式投入商業運行，而#1，#2球閥于2004年5月已投入運行。球閥安裝于蝸殼前，上游側設有檢修密封，下游側設有工作密封，如圖1所示。周寧水電站是全國有名的水頭在400 m以上的高水頭電站，電站開機前先開球閥，停機后再關球閥，除檢修時投入檢修密封外，每次停機關閉球閥時只需投入工作密封。

圖1　部分球閥總裝配

2　球閥基本參數

球閥型號為QF440－WY－172，控制柜型號為QKG－6.4/40，其他參數見表1

表1　球閥基本參數

3　球閥工作密封無法退出原因分析及處理

3.1原因分析

自2007年以來，#2機組偶爾會出現球閥工作密封不能自動退出，影響正常開機的情況。2007年11月機組小修后，在開機過程中經常出現球閥工作密封無法自動退出的故障。經檢查發現，工作密封無法自動退出時，球閥控制柜內退出工作密封的HV10液動閥卻已開啟，排水管有水流排出，HV10液動閥本體有持續水流聲音，工作密封投入腔壓力仍未下降。對球閥工作密封投入腔進行排水后，工作密封能正常退出，HV10液動閥本體持續水流聲音消失。

2008年春節前，針對上述現象，現場人員依照圖紙(部分球閥機械液壓系統如圖2所示)將所有可能的原因排查一遍，如更換HV10液動閥及SV08電磁閥，清洗所有操作水路、油路、液壓模塊及工作密封投入腔，將SV08電磁閥電氣回路甩開進行手動退工作密封，但仍不能解決問題。判斷造成工作密封無法自動退出的原因可能是投入腔(圖2中517對應腔)與排污腔(圖2中518對應腔)之間密封不良引起，提出綜合意見為結合機組小修機會，拆除工作密封，進行全面檢查。

圖2　部分球閥機械液壓系統

在該水電站運行管控模式改變前，地下廠房有人值守，一旦發現球閥工作密封無法自動退出而影響機組自動開機時，值守人員馬上趕到球閥現場對投入腔進行排水，工作密封退出后開機流程會繼續自動執行。但自2008年1月1日運行管控模式改變后，地下廠房不再安排人員值守，若出現類似現象，運行人員從中央控制室趕到球閥現場需要花費5 min以上，有可能造成開機不及時。面對此問題，技術人員開展進一步深入分析，得出結論為:工作密封投入腔與球閥下游側水已相通，發生相通有3種可能。

(1)工作密封止漏環最后1道D型密封遭沙子等異物損壞。

(2)工作密封導環與止漏環的密封面遭到沙子等異物破壞造成局部損傷。

(3)設計先天不足。

3種情況都只能待#2機組小修時拆下工作密封，通過更換新的D型密封或修復密封面，才能解決工作密封不能自動退出的問題。

3.2應對措施

技術人員針對工作密封投入腔與球閥下游水相通情況，認真研究設計圖紙，結合其他相關的多種球閥設計模式，提出2種處理方案。

3.2.1方案1

方案1與原設計理念顯著不同。球閥開啟旁通閥至工作密封退出的原設計流程(如圖3所示)為: SV06電磁閥動作旁通閥開啟，待球閥上、下游水壓差達到設定值后，PS503壓差控制器動作，電磁閥SV08動作HV10液動閥開啟，工作密封自動退出。

修改后的設計流程(對工作密封受力影響最大)為:將退出工作密封流程(SV08電磁閥動作，HV10液動閥開啟工作密封退出)移到旁通閥(SV06電磁閥動作)開啟之前，待球閥上、下游水壓差達到設定值后，PS503壓差控制器動作開球閥。該方案已得到廠家設計師確認滿足設計要求，運行半年時間不會對工作密封造成影響。

3.2.2方案2

在工作密封投入腔排污管V59排水閥后加裝電磁閥，V59閥由常閉變為常開，電磁閥開啟加到開閥流程SV08電磁閥(退工作密封)開啟之前，延時2 s自動復歸。

作為短時間的處理方案，方案1操作簡單，在機組小修前修改球閥開啟流程，機組小修時檢查問題，處理后再將程序恢復即可;方案2需要重新采購能自動控制的小閥門，還要布置自動控制線路，相對繁瑣。綜合考慮后決定采用方案1，并對方案進行適當完善:修改#2機組球閥開啟流程，球閥下游側未建全壓之前，先開旁通閥2 s，然后再退工作密封。

采用方案1運行3個多月后，再次出現類似問題，再次修改球閥開閥流程，將退出工作密封與開啟旁通閥同步并列進行。修改球閥開啟流程投入運行到年度機組小修前，未再出現過因工作密封不能自動退出而影響開機的情況。

圖3　球閥開啟程序

結合機組小修時查出問題系工作密封止漏環最后1道D型密封壓緊量偏小造成，采取不換工作密封，只更換3道D型密封的措施，換上新密封后測量發現最后1道D型密封壓緊量明顯增加0.1～0.4 mm，機組小修時做試驗及投入運行后工作密封投、退均正常，隨后將球閥開啟流程修復原狀。

4　球閥工作密封無法投到位原因分析及處理

4.1原因分析

機組投入運行11 d，球閥在關閉流程(如圖4所示)執行完畢后出現工作密封無法投入到位故障，經現場檢查，現象如下。

(1)工作密封在旁通閥打開的情況下能夠投入到位，工作密封投入腔水壓達到4.3～4.5 MPa。

(2)旁通閥關閉后，工作密封會向下游側退出1.1 mm左右，工作密封投入腔、檢修密封退出腔及蝸殼水壓在2.0～2.3 MPa，蝸殼前鋼管處有尖銳的水流聲，工作密封無法投到位。

(3)此時打開旁通閥執行工作密封退出操作，往往無法退出，經多次手動開、關旁通閥及投、退工作密封，使工作密封在正常投入到位的情況下球閥才能正常退出。

圖4　球閥正常關閉程序

(4)檢查工作密封投入不到位情況，HV10液動閥已切換到位，壓力水源已進入工作密封投入腔，且HV10液動閥排水管無水流排出;檢查導環與球閥結合面均無間隙;旁通閥打開，工作密封在退出狀態下，打開工作密封投入腔排污閥無水流流出。

4.2處理措施

針對上述情況，一方面要求運行人員在問題沒得到解決前，應加強停機后對#2機組球閥部分的檢查，發現工作密封投入不到位應及時處理，確保下次正常自動開機;另一方面取消行程閥及液動閥節流塞，以增加壓力水流量及流速。經測量工作密封退出時間為8.4s，投入時間為7.5s。剛取消行程閥及液動閥節流塞時，經多次試驗工作密封投、退正常，但一段時間后仍會出現投入不到位問題，隨后采取鋼管壓力水直接補充工作密封投入腔的方式，與制造廠家溝通后對液動閥進行擴孔處理，但問題仍沒有得到解決。

2009年2月底，技術人員結合#1機組球閥工作密封投、退正常及其他電站運行正常的情況，認為設計可能存在公差配合問題，請廠家對最后1道D型密封壓緊量進行全方位復核。結果表明，在最不利工況時，最后1道D型密封不僅沒有壓緊量，還出現一定間隙。對工作密封最后1道D型密封盤根做加大設計，按設計修改圖重新采購整套加大的D型密封盤根。自2009年10月底機組小修更換密封盤根后，#2球閥至今未再出現類似問題。

5　結束語

通過周寧水電站#2球閥工作密封投、退問題的分析及處理，總結出2點經驗。

(1)當球閥工作密封出現不能自動退出問題時，通過現場試驗及多方咨詢，修改了球閥的自動開啟流程，暫時解決了球閥工作密封不能自動退出而影響開機的問題。

(2)球閥工作密封自動投入設計方案存在問題，通過對工作密封最后1道盤根進行加大設計，徹底解決了球閥工作密封不能自動投入或退出而影響開機的問題。

(本文責編:弋洋)

吳金榮(1972—)，女，福建周寧人，高級工程師，從事水電站工程基建和生產期的機電技術、科技管理方面的工作(E-mail: jinrw96@163.net)。

王珺(1976—)，男，福建周寧人，助理工程師，從事水電站生產運行管理工作。

作者簡介:

收稿日期:2012－10－30;修回日期:2015－12－20

中圖分類號:TV 737

文獻標志碼:B

文章編號:1674－1951(2016)01－0032－04