惠州抽水蓄能電廠進水閥無法全開常見故障分析

王 斌

（南方電網調峰調頻發電有限公司惠州蓄能發電有限公司，廣東 惠州516000）

0 引言

惠州抽水蓄能電廠（以下稱惠蓄）位于廣東省惠州市博羅縣城郊，是一座周調節的純抽水蓄能電廠。電廠分A廠、B廠建設，A廠、B廠工程分別安裝4臺立式單級混流可逆式水泵水輪機-發電電動機組，單級容量300 MW，總裝機容量2 400 MW。電廠屬于高水頭（最小水頭509 m）、長壓力管道（4 772 m）的大型抽水蓄能電站，在水輪機前設置球閥作為進水閥?；菪顧C組自投產以來，多次因為球閥故障導致開機失敗?，F對惠蓄球閥操作回路及開啟流程進行介紹，對球閥無法全開的常見故障進行分析，總結運行人員處理此類故障的思路。

1 惠蓄球閥操作回路簡介

惠蓄球閥為臥軸式雙密封結構，主要由閥體、閥芯、密封裝置和操作機構等組成。球閥的開關及上下游密封的投退由球閥液壓回路控制上游壓力水進行操作，工作密封設在進水閥下游側，檢修密封設在進水閥上游側，設有自動液壓鎖定和手動機械鎖定。每臺球閥有一個PLC控制系統，對球閥和上下游密封進行監視和控制?；菪钋蜷y的液壓回路圖如圖1所示。

2 惠蓄球閥開啟流程及開啟液壓回路描述

球閥開啟流程：當發出開球閥令后，下游密封控制電磁閥511EM勵磁，液壓鎖定電磁閥512EM接著勵磁，當收到530FC（下游密封控制閥位置傳感器）、535SP（下游密封壓力傳感器）和535FC、536FC、537FC（下游密封位置傳感器）退出的信號，確認球閥下游密封已經全部退出；當收到519FC（液壓鎖定投入位置傳感器）退出和520FC（液壓鎖定退出位置傳感器）投入的信號，確認球閥液壓鎖定已經全部退出。然后電磁閥510EM勵磁開球閥，球閥的4個位置傳感器502FC（球閥全關位置傳感器）、503FC（球閥正在開啟位置傳感器）、504FC（球閥突然關閉位置傳感器）、505FC（球閥全開位置傳感器）依次收到信號，確認球閥全開，球閥開啟流程結束。

球閥開啟液壓回路：球閥開啟過程中，在收到下游密封及液壓鎖定退出信號后，510EM勵磁開球閥，液壓油通過管路進入輔助接力器505VD、506VD的上腔，使輔助接力器動作提起重錘505CP、506CP，并通過齒盤帶動凸輪壓緊導向閥組觸頭使導向閥501DR、502DR的P、A口接通，球閥操作水自上游壓力鋼管經過濾器引至導向閥501DR、502DR的P口、A口，進入球閥接力器的下腔。由于接力器下腔面積大于上腔，在向上的合力作用下球閥緩慢開啟?；菪钋蜷y開啟操作液壓回路示意圖如圖2所示。

3 球閥無法全開常見故障

（1）電磁閥故障

球閥開啟過程中涉及下游密封控制電磁閥511EM、球閥液壓鎖定電磁閥512EM、球閥控制電磁閥510EM，任一電磁閥發生故障將導致球閥開啟失敗。電磁閥常見故障表現為電磁閥接頭松動或銹蝕、線圈燒損、電磁閥內部節流片脫落。

圖1 惠蓄球閥液壓操作回路示意圖

圖2 惠蓄球閥開啟操作液壓回路示意圖

（2）傳感器故障

球閥開啟過程中共涉及3個部件的傳感器，分別是球閥下游密封傳感器（530FC、535SP、535FC、536FC、537FC）、球閥液壓鎖定位置傳感器（519FC、520FC）、球 閥 本 體 位 置 傳 感 器（502FC、503FC、504FC、505FC）。當任一傳感器故障將導致球閥開啟流程無法繼續，繼而導致球閥開啟失敗?；菪钜蛳掠蚊芊鈮毫鞲衅?35SP工作環境惡劣，經常被淤泥堵塞，球閥開啟或關閉過程中無法收到下游密封退出或投入信號，導致開停機失敗，在對其換型后，該問題仍然得不到有效解決，最終通過修改硬接線，將球閥下游密封壓力開關535SP信號并入下游密封控制閥位置傳感器530FC后，該問題得以解決。另外為防止單一傳感器故障導致機組啟動失敗，惠蓄對球閥本體位置傳感器進行了雙重化配置，即在相同位置安裝兩個傳感器，當其中任一傳感器故障，不影響球閥的正常開關流程。

（3）球閥開啟液壓回路故障

球閥開啟液壓回路主要包括球閥下游密封退出回路，球閥液壓鎖定退出回路，球閥開啟操作回路及球閥相關閉鎖回路（下游密封投入閉鎖球閥無法開啟和尾閘關閉后閉鎖球閥無法開啟）。常見故障主要包括管路漏油、節流片堵塞、接力器密封損壞、逆止閥故障、閉鎖導向閥異常等。

（4）球閥操作水回路故障

惠蓄球閥操作水回路設有兩組操作機構，共8個導向閥組（501DR、502DR）16個閥芯、每兩個閥組對應一個重錘和凸輪機構，兩個凸輪呈相對位置安裝在驅動軸上，每個凸輪對應左右兩個閥芯觸頭，從而實現4個閥組對單個接力器進行4路并聯同步供水操作，壓力水進入接力器后因下腔面積大于上腔面積，在向上的合力作用下球閥緩慢開啟。球閥操作水回路常見故障包括管路漏水、接力器內漏上下腔串水、節流片堵塞、導向閥閥芯卡塞等?；菪钤霈F球閥開啟至90%后無法繼續開啟的問題，對相關操作水管路、接力器、節流片檢查未發現異常。最終在將16個球閥操作水導向閥芯逐一拆解后，發現其中一個閥芯因內部卡簧斷裂，導致其所固定的U型密封圈及鎖定墊片松脫，滑移至閥桿端部，引起閥桿卡澀，造成閥組供水口（P口）在球閥開啟時不能正常連通至接通接力器下腔的A口。由于操作水機構共有8個閥組，接力器下腔面積大于上腔，在其他7個閥組的作用下剛開球閥時由于力矩較大球閥還能克服摩擦緩慢開啟，球閥開至90%左右時力矩達到平衡，導致球閥無法全開。

（5）球閥樞軸軸套卡塞故障

惠蓄自2011年開始陸續有3臺機組（5號、3號和4號機組）頻繁出現球閥開關超時現象。在對球閥樞軸軸套檢查后發現，因TENMAT軸套的自潤滑材料和銅基材粘連的膠水涂抹不均勻導致球閥在開關過程中樞軸軸套中的自潤滑材料脫落，造成軸套內部卡塞，球閥開關困難。最終惠蓄于2013年選用新型的OILES自潤滑軸套對8臺機組球閥樞軸軸套進行更換，截至目前運行正常。

4 球閥無法全開故障處理思路

（1）球閥無法全開將導致球閥開啟流程超時，機組轉機械停機，球閥進入關閉流程。運行人員到達現場后應檢查球閥是否已經關閉到位，全關信號是否收到，接力器是否已經到位，液壓鎖定是否已經投入，下游密封是否投入，現場管路有無漏水、漏油情況，球閥重錘是否脫落。一旦球閥無法關閉，首先確認導葉已全關，當機組轉速小于5%后，機械剎車和高壓注油系統應在投入狀態，當未自動投入時，立即手動投入。然后根據現場實際情況盡快組織人員采取措施關閉球閥。當球閥全關后，下游密封或液壓鎖定無法投入時，立即投入上游密封和手動機械鎖定。處理問題的基本原則是迅速采取措施限制事故的發展，將事故置于可控狀態。

（2）結合報警站報警信號和球閥開啟流程的Evenlog（事件記錄）進行分析。確認電磁閥510EM、511EM、512EM是否動作正常，如有異常，檢查相關電磁閥線圈是否燒毀，接頭是否松動。確認球閥液壓鎖定位置傳感器519FC、520FC，下游密封控制閥位置傳感器530FC，下游密封位置傳感器535FC、536FC、537FC，下游密封壓力傳感器535SP，球閥位置傳感器 502FC、503FC、504FC、505FC 在開啟過程中信號接收正常，如有異常，檢查相關傳感器。

（3）檢查球閥的控制回路是否正常，主要涉及PLC卡件及相關回路端子。

（4）檢查球閥與尾閘閉鎖回路是否正常，檢查球閥與下游密封閉鎖回路是否正常，檢查重點為閉鎖導向閥及電氣閉鎖回路。

（5）檢查球閥液壓操作回路是否正?！，F地開球閥試驗，如果球閥操作機構重錘提起順利，凸輪及導向閥各觸頭位置無誤，證明球閥操作液壓回路正常。

（6）檢查球閥操作水回路是否正常，有無堵塞或節流片被卡塞情況。檢查球閥操作水導向閥，有無串水或者閥芯卡塞。檢查球閥操作水接力器是否有異常的過水聲音。

（7）檢查球閥樞軸是否正常，是否存在球閥拐臂限位銅環間隙不均勻的異?，F象。

（8）當故障處理完畢后，對機組進行SR工況試機，確保機組已恢復正常。同時組織相關人員對其他機組進行檢查，確認不會存在同類型缺陷。

5 結語

進水閥作為抽水蓄能機組的重要設備，其正常工作對機組的穩定運行有著重要意義。當進水閥出現故障時，可能多種故障現象同時產生，在短時間內判斷出故障原因，盡快恢復機組正常運行是電廠運行人員必須掌握的技能。