CCS水電站球閥接力器鎖定投退困難的解決方法

董 博

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業部，云南 昆明 650032）

CCS水電站球閥接力器鎖定投退困難的解決方法

董 博

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業部，云南 昆明 650032）

進水球閥是機組安全穩定運行的首要保障。進水球閥采用油壓調速器系統控制球閥接力器傳動拐臂做圓周運動，從而實現球閥的開關。球閥拐臂上設計的接力器機械鎖定，很大程度上降低了油壓系統的誤操作風險和確保機組檢修時的人身安全。球閥本體與接力器基礎設計上的獨立性，導致接力器機械鎖定在各工況下的投退困難。接力器機械鎖由感應環、鎖帽、螺桿、鎖定銷等部件組成。在確保安裝中的接力器鎖定投退順暢前提下，分析實際工況下球閥接力器機械鎖定的正常投退也至關重要。

接力器；機械鎖定；投退

1 工程概述

科卡科多-辛克雷（CCS）水電站總裝機容量150萬kW，共8臺機組，單機容量為18.75萬kW，是厄瓜多爾目前最大的水電站。年發電量88億kW·h，安裝額定水頭604.1 m、額定轉速300 r/min的沖擊式立軸水輪發電機組。機組上游布置臥軸進水球閥1臺，球閥公稱通徑2 200 mm，最高靜水頭618.4 m，設計水頭765 m，閥門開啟、關閉時間50～120 s可調，2個接力器直徑500mm，缸體長度2623±0.5mm，接力器活塞桿行程1 440±0.5 mm，關閉行程末端緩沖長度50 mm，工作油壓6.3 MPa。

2 球閥接力器機械鎖定的結構

（1）鎖定銷：直徑 130 mm，總長度 300 mm，有效投入鎖定深度90 mm，整個機械鎖定就是靠該銷實現對接力器的直接鎖止，防止誤動作。

（2）襯套：直徑130 mm，限位導向的作用，用于鎖定銷的橫向垂直導入。

（3）螺桿：M48的全牙螺桿，端部為園坨結構，與銷釘為凹槽配合，實現對鎖定銷的受力推拉，使銷釘前后位移投退。

（4）螺塞：是整個機械鎖定的核心，為內外絲牙結構，內絲牙如螺帽結構，正常導入螺桿的前后位移變化，順時針旋轉螺桿推入銷釘鎖定。外牙與鎖定銷反牙咬合，逆時針旋轉螺桿銷釘牽拉脫離。

（5）蓋板與螺桿：蓋板為內絲牙結構，正常導入螺桿絲牙咬合，限制銷釘的向外脫離。

（6）感應環與螺母：感應環配合電子行程開關實現信號的正確傳輸，M48螺母鎖定感應環。

圖1 機械鎖定結構

3 接力器機械鎖定的原理

通過內部螺塞的內外絲牙，用螺桿實現對銷釘的前后牽拉位移使銷釘投退。

4 接力器安裝機械鎖定需具備的條件

（1）接力安裝調整必須確保機械鎖定的投退順暢

球閥接力器的調整需要綜合考慮，球閥全開確保閥芯過流面錯牙在控制范圍，還要控制機械鎖定的輕松投退。

（2）接力器基礎二期混凝土澆筑養護后無水調試，確保接力器機械鎖定的輕松投退。

5 接力器機械鎖定各狀態下投退情況

5.1 無水調試情況

在球閥安裝驗收完成后，油壓調速系統形成，開始調試球閥接力器的開關時間，工作密封、檢修密封的投退性及密封性等試驗過程中，每次球閥全關應檢查接力器機械鎖定的投退情況，原則上應該與安裝時的鎖定投入退出狀態一樣，在力度上一致。

5.2 壓力鋼管充水保壓情況

壓力鋼管充水的前提下要確保球閥的安裝調試沒有問題，球閥安全措施到位，檢修密封、工作密封投入，接力器機械鎖定投入，檢修密封鎖定投入，原則上接力器機械鎖定不允許操作，是充水期間的安全保障。

5.3 配水環管均壓球閥有水調試情況

此狀態下體現了問題的所在，球閥接力器鎖定退出困難，鎖定銷存在受力情況，拐臂上操作位置受限，過于用力超過鎖定螺桿的設計力矩會導致螺桿斷裂，存在很大的安全風險。

6 原因分析

6.1 受力分析

根據接力器機械鎖定的結構可以看出，鎖定銷的有效投入段直徑φ130 mm，球閥本體上鎖定對應投入孔直徑φ131 mm，理論上球閥接力器調整機械鎖定所處的標準位置為圓周0.5 mm的活動間隙，實際在配水環管均壓后鎖定銷受力，很難退出，與安裝調試時的狀態發生了偏差，因此考慮是否球閥在充水及配水環管均壓后發生了位移而導致。

6.2 充水及保壓過程試驗監控

CCS電站為8臺機組，每臺機組橫臥布置1臺進水球閥，采用2條豎井及8條岔管結構，因此在第一批4臺機組出現這樣的施工難度后，在二批機組對球閥從壓力鋼管充水開始，對4臺球閥進行了百分表監控并對每個階段進行了記錄。從壓力鋼管充水到要求高度保壓后發現球閥向下游位移1.20 mm，這樣的實際位移是受控的，在伸縮節及球閥基礎間隔套的設計間隙就可以體現，球閥本體基礎與接力器基礎設計的獨立性，使球閥本體在發生水平位移后而接力器未發生同步水平位移變化，因此可以斷定1.20 mm的球閥本體位移是導致接力器鎖定受力的直接原因。見表1：

表1 2號壓力管道充水球閥位移量監測

6.3 配水環管均壓監控

壓力鋼管充水保壓結束后開始配水環管的均壓工作，在均壓后發現球閥又向上游回位0.70 mm，相對來說就是球閥還存在0.50 mm的下移現象，球閥水平位移的0.50 mm與鎖錠的0.50 mm間隙是不成比例的，在此狀態下球閥接力器機械鎖定退出困難。

6.4 調速器油壓過低或接力器缸體密封串油

在壓力鋼管道充水或無水調試工作結束后安全期間，需要關閉球閥接力器主供油閥門及供排油閥門，而現場不能排除管路接頭滲油等問題，這樣會導致接力器關腔壓力過低，球閥有微動作現象，而導致接力器機械鎖定受力。

7 解決方法

球閥接力器機械鎖定投退困難主要是在有水調試期間，機組啟機前退出，停機后投入的情況。根據上述原因分析，此狀態下，球閥實際位置下移0.50 mm，這個數據與鎖定間隙相同，但與實際的鎖定間隙余量不成比例，況且每臺機組球閥實際安裝的接力器機械鎖定狀態存在偏差，會導致每臺機的鎖定投退情況不相同，對小于鎖定螺桿力矩要求的可以投退出的，可以適當采用加力桿操作，本文主要針對根本無法投退的情況進行介紹。

7.1 配水環管泄壓

CCS電站球閥基礎與接力器基礎設計的獨立性，球閥在壓力鋼管充水及配水環管均壓后，球閥相對接力器發生了位移，導致與安裝時的接力器鎖定狀態發生受力變化。

按照啟機操作流程，在配水環管均壓后，開始退出接力器機械鎖定，如果退出難度大時可以將配水環管壓力降低，再退出機械鎖定，然后退出后再給配水環管均壓。

停機投入困難也是采用相同方法，配水環管泄壓后投入機械鎖定，再均壓。

7.2 延時投退機械鎖定

機組正常停機或動水關球閥，此時球閥受到瞬時的水錘沖擊力，球閥會發生瞬間的大的位移，等球閥全關到位后不能立即去投入接力器鎖定，于是就會遇到鎖定無法投入現象。需要等待水錘沖擊力消失后，球閥慢慢回位，才可以投入機械鎖定，否則在下次啟機時根本無法退出。

7.3 調速器油壓補給

打開主供油閥讓接力器受到額定壓力，嘗試投退鎖定。

8 結語

厄瓜多爾電站共計8臺水輪機進水球閥，目前，1～8號機組已正式并網投入商業運行，球閥的運行安全達到設計要求。通過對二批機組實際試驗監測，解決了機組球閥接力器機械鎖定投退困難的問題，為機組調試爭取了大量時間，使機組能按預定時間順利啟動，大大降低了操作的安全風險。本文是根據現場實際情況及自身的安裝經驗總結，提出了對球閥接力器機械鎖定投退困難的解決方法，對同類型機組球閥接力器機械鎖定的問題具有借鑒意義。

TV732.7

B

1672-5387（2017）10-0043-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.10.015

2017-07-21

董 博（1985-），男，助理工程師，從事水電站機電設備安裝工作。