SFD-125事故配壓分段關(guān)閉閥組竄油原因分析及處理

林成傳，慕仲錕，陳建春

（中國(guó)水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州350000）

1 引言

津巴布韋卡里巴南岸擴(kuò)機(jī)工程，位于贊比亞和津巴布韋兩國(guó)交界處——贊比西河上的卡里巴水庫(kù)南岸津巴布韋境內(nèi)，在原安裝6×12.5萬(wàn)kW混流式機(jī)組基礎(chǔ)上，擴(kuò)機(jī)2×15萬(wàn)kW混流式機(jī)組，調(diào)速器油壓系統(tǒng)由2臺(tái)螺桿泵及各種功能電磁閥組集成，安裝在集油箱上面，工作壓力6.4MPa，互為主備用，在調(diào)速系統(tǒng)管路中安裝有SFD-125事故配壓分段關(guān)閉裝置閥組，本閥組將事故配壓閥和分段關(guān)閉閥組集成于一體，用于水輪發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)中，防止機(jī)組過(guò)速和水錘，為水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行提供安全可靠的保護(hù)。

2 第1次故障原因分析及處理

首臺(tái)機(jī)組在2017年12月進(jìn)入調(diào)試，在調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)2臺(tái)油泵啟動(dòng)越來(lái)越頻繁，油溫從23.4℃逐步上升到51℃。

原因分析排查：

1）首先排除接力器內(nèi)部開(kāi)關(guān)腔是否竄油。把2個(gè)接力器開(kāi)關(guān)腔的4個(gè)進(jìn)油檢修閥門(mén)全部關(guān)閉，發(fā)現(xiàn)壓油罐油壓還是下降很快，油泵啟動(dòng)頻繁，排除接力器內(nèi)部竄油。

2）排油檢查回油箱內(nèi)部管路的連接密封情況，發(fā)現(xiàn)無(wú)滲漏。

3）對(duì)調(diào)速器、組合閥組、事故配壓分段關(guān)閉閥組檢查，發(fā)現(xiàn)聯(lián)接分段關(guān)閉閥組的回油腔5的回油管發(fā)熱。說(shuō)明由此分段關(guān)閉閥組竄通回流到回油箱，如圖1所示。拆開(kāi)分段關(guān)閉閥組檢查，發(fā)現(xiàn)密封圈3已損壞，密封圈在槽內(nèi)打麻花而扭損?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量檢查發(fā)現(xiàn)分段閥活塞密封槽與使用的O型密封圈不匹配，密封槽太寬。

圖1 SFD-125事故配壓分段關(guān)閉閥組

因現(xiàn)場(chǎng)處理?xiàng)l件限制，為了不影響調(diào)試，保證發(fā)電目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，項(xiàng)目部采取以下處理措施：

1）更換相應(yīng)的備品密封圈3。

2）與監(jiān)理工程、設(shè)計(jì)代表協(xié)商討論，修改停機(jī)流程。原設(shè)計(jì)停機(jī)流程，機(jī)組停機(jī)時(shí)兩段關(guān)閉都投入，修改為只有在事故情況下，兩段關(guān)閉投入，正常停機(jī)兩段關(guān)閉不投入，減少兩段關(guān)閉活塞動(dòng)作次數(shù)。

經(jīng)處理后，設(shè)備正常使用，機(jī)組于2017年12月24日投產(chǎn)發(fā)電。

3 第 2 次故障發(fā)生經(jīng)過(guò)

在2019年11月20日，業(yè)主發(fā)現(xiàn)機(jī)組調(diào)速器回油箱噴油，請(qǐng)求中水電現(xiàn)場(chǎng)檢查，查詢(xún)事件發(fā)生前后監(jiān)控運(yùn)行日記，7號(hào)機(jī)組在11月18日22：20左右停機(jī)，停機(jī)過(guò)程一切正常。查監(jiān)控日記在19日10：40左右報(bào)調(diào)速器回油箱油溫高報(bào)警，并且調(diào)速器控制柜報(bào)PLC綜合故障報(bào)警（注：PLC綜合故障定義指壓油罐油位高、油位低、油壓高、油壓低、回油箱油位高、油位低、回油箱油溫高及油混水等信號(hào)時(shí)，均報(bào)綜合故障）。

值班操作人員到現(xiàn)場(chǎng)查看，2臺(tái)油泵均在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)油泵啟動(dòng)后，約幾秒鐘油泵就停止工作，并且是輪換運(yùn)行輪換停止，運(yùn)行人員切除了油泵。由于分段關(guān)閉閥組竄油，壓油罐中的壓力油經(jīng)過(guò)調(diào)速器油管路系統(tǒng)、兩段關(guān)閉閥組回油腔5經(jīng)回油管竄流到回油箱，由于油泵切除到停止?fàn)顟B(tài)，壓油罐中油位一直下降，導(dǎo)致壓油罐中的壓縮氣體竄入調(diào)速系統(tǒng)，經(jīng)兩段關(guān)閉閥組回油腔5到回油管，高壓氣體沖入回油箱，使回油箱中的油噴起來(lái)。

4 原因分析

根據(jù)兩段關(guān)閉閥組密封圈損壞引起竄油現(xiàn)象，項(xiàng)目部高度重視，邀請(qǐng)廠家技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析討論，采取相應(yīng)的措施，做了各種可能導(dǎo)致密封圈損壞的試驗(yàn)，最后發(fā)現(xiàn)是閥體和活塞配合的斜面1尺寸偏大，導(dǎo)致活塞2投入時(shí)密封圈3跟隨活塞會(huì)移動(dòng)到閥體配合孔退刀槽4附近，當(dāng)活塞2往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，密封圈3和退刀槽4邊沿往復(fù)摩擦導(dǎo)致密封圈3損壞，這就是密封圈3損壞的根本原因。

5 處理及優(yōu)化改進(jìn)

（1）為消除密封圈損壞隱患，采用了加長(zhǎng)活塞2小端10mm的方案，讓活塞2投入時(shí)密封圈3遠(yuǎn)離退刀槽4邊緣，從而避免密封圈3損壞，徹底解決密封圈3損壞的原因。

（2）改變活塞密封圈的結(jié)構(gòu)形式：由“O”型丁腈橡膠密封圈改成兩件式密封圈，外圈由尼龍制成，內(nèi)圈由丁腈橡膠制成，經(jīng)優(yōu)化后密封結(jié)構(gòu)提高了耐磨性，并能夠承受更高的壓力等級(jí)。

（3）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢修更換密封圈3安裝經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)活塞2回裝經(jīng)過(guò)回油腔5時(shí)，密封圈容易被切掉損傷，因此建議廠家加工時(shí)擴(kuò)大回油腔5的直徑（增加2mm），便于檢修時(shí)安裝。

經(jīng)過(guò)對(duì)分段關(guān)閥優(yōu)化改造，在廠內(nèi)進(jìn)行了幾十次動(dòng)作、保壓試驗(yàn)，結(jié)論動(dòng)作和保壓效果良好。

6 結(jié)束語(yǔ)

（1）產(chǎn)品出廠時(shí)缺少檢驗(yàn)，沒(méi)有校核活塞尺寸，且密封槽加工尺寸與擬采用密封圈不匹配。設(shè)計(jì)部門(mén)對(duì)零部件設(shè)計(jì)時(shí)要考慮現(xiàn)場(chǎng)檢修時(shí)工藝要求，防止活塞回裝時(shí)損壞密封條。

（2）對(duì)回油箱噴油事件分析，雖然表現(xiàn)看是噴油，但是造成原因是多方面的，運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置不當(dāng)也是一個(gè)重要原因，如果切除油泵自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉壓力油罐主供油管和控制油管閥門(mén)，就不會(huì)造成氣體竄入回油箱。

（3）分段關(guān)閉閥組2次竄油故障處理結(jié)果，發(fā)現(xiàn)第1次處理沒(méi)有找到密封圈損壞根本原因，所以機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，故障重復(fù)出現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的各種故障現(xiàn)象要綜合考慮，只要分析出故障關(guān)鍵原因，這樣處理起來(lái)就會(huì)做到有的放矢，事半功倍。

（4）對(duì)于故障設(shè)備要及時(shí)維修處理，否則將造成事故進(jìn)一步惡化，本次兩段關(guān)閉竄油“帶病”運(yùn)行，造成油溫升高變質(zhì)、調(diào)速器油泵不正常運(yùn)行，以及空氣竄入回油箱，造成噴油等事故。

（5）針對(duì)本次回油箱噴油事件現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員的應(yīng)急處置，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行原理還不夠熟悉，我們?cè)谳敵鲋袊?guó)裝備時(shí)，也要有責(zé)任把中國(guó)先進(jìn)技術(shù)傳授給當(dāng)?shù)毓椭?，加?qiáng)對(duì)運(yùn)行人員運(yùn)行、維護(hù)培訓(xùn)，進(jìn)一步提高運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)產(chǎn)品工作原理的認(rèn)識(shí)，為電站安全運(yùn)行提供保障。