一起抽蓄機組球閥關閉時間偏長缺陷處理

錢 力，胡立昂，李 悅，劉 向，張印玲

（1.河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300；2.國網新源控股有限公司檢修分公司，北京 100068）

1 概述

張河灣電廠每臺機組設置一個進水球閥，布置在蝸殼層，安裝在壓力鋼管與水泵水輪機蝸殼之間，作為機組水泵工況起動、機組調相及機組正常停機和事故停機的設備。在安裝初期球閥還作為高壓輸水隧道的堵頭。

球閥設備主要由球閥本體部分、球閥電氣控制部分、球閥油壓部分組成。進水球閥為臥軸雙密封球閥，雙接力器油壓操作。

2 缺陷分析及處理

2.1 發現問題

2019年11月設備健康狀態月度技術分析發現，2號機球閥出現了一次關閉時間偏長的現象。

表1 2019年11月球閥關閉時間記錄

2019年11月4臺球閥開關時間總體趨勢平穩，時間開啟動作時間在47～51 s范圍內，關閉時間2號機組偶爾出現偏長，其余機組均正常在53～62 s內，暫不影響機組運行，對球閥位置傳感器進行檢查無異常，加強關注。同時其他數據對比本年度各月開關時間數據，未見明顯異常增加/降低趨勢，現場巡視檢查未見球閥開關過程中有異常情況出現。

2.2 原因分析及問題排查

（1）可能原因：球閥全開位置傳感器故障。

問題排查：

1)檢查球閥全關位置開關CG512、CG511，開關位置及固定螺栓無松動，標記線刻度無變動。

2)手動觸動全關位置開關CG512、CG511，與中控室及球閥控制箱對點，信號動作正常。

3)用萬用表測量CG512、CG511的2個觸點間電阻，觸點接通時電阻為0.19Ω，觸點斷開為無窮大，電阻正常。

綜合以上三點，排除球閥全關信號位置開關故障的原因。

（2）可能原因：樞軸轉動摩擦力增大，造成球閥動作緩慢。

問題排查：

1)查閱監控歷史記錄，2號球閥11月05日開機時全關到全開時間為50 s，在正常范圍內。

2)球閥的關閉可分為兩個階段，第一階段為快關段，從全開到 2 %左右，正常用時53 s；第二階段為慢關段，從2 %到全關，正常用時9 s。查閱11月份2號球閥快關段和慢關段時間，記錄如表2。

表 2 2號球閥快關段和慢關段時間

綜合以上兩點分析，如果球閥樞軸摩擦力增大，則球閥在開啟和關閉兩個過程中都將變慢，并且快關和慢關兩段的時間均會延長，實際并沒有，可以排除球閥樞軸摩擦力增大的原因。

（3）可能原因：球閥慢開段緩沖腔排油管路堵塞，造成球閥慢開段動作緩慢，增大了整體開啟時間。

根據球閥的設計，球閥接力器在接近全開或全關時為避免接力器活塞對端蓋的沖擊，在兩端設置了緩沖腔。在接力器由全開向全關移動時，開啟腔內的油從活塞桿與端蓋間的縫隙進入壓力油主管路泄掉，當接力器活塞走至緩沖腔位置時，由于活塞桿密封套的存在，封堵了活塞桿與端蓋間的縫隙，緩沖腔內壓力油無法通過主油管排除，只能通過緩沖腔的排油管排除，調整緩沖腔的排油管的節流閥即可調整接力器的慢關段時間。

球閥關閉時間的延長主要體現在慢關段，造成慢關段時間延長的原因可能是緩沖腔排油管路堵塞。緩沖腔排油管路為L型管路，節流閥位于L型管路拐角處，雜質容易在節流閥處聚集，造成管路堵塞，影響排油速度。球閥開啟時，壓力油經過緩沖腔排油管路和兩個帶有逆止閥的管路進入活塞下腔，接力器開始開啟。在此過程中，存在于緩沖腔排油管路的雜質可能會被油流帶走，當再次關閉球閥時，緩沖腔排油管路沒有雜質堵塞，球閥關閉正常。這可以解釋故障偶發性的原因。

綜合以上兩點分析，判斷球閥關閉緩沖腔排油管路堵塞是造成球閥關閉時間變長的原因，而造成管路堵塞的原因為油質雜質較多。球閥接力器為垂直開啟/關閉方式，較重的雜質容易在接力器底部和活塞上表面聚集，不易排出。

在緩沖關閉階段，發生堵塞的接力器，其關閉緩沖腔的壓力會有較大的升高。

手動開啟球閥，在兩個接力器關閉緩沖腔接壓力表測量，對壓力值進行比較。在球閥由快關段進入慢關段后，1號接力器實測壓力在6 MPa，較穩定。2號接力器實測壓力最高到達9 MPa。

根據壓力表實測數據分析，應為2號接力器下端緩沖腔排油管節流閥堵塞，造成2號接力器排油不暢，進而導致球閥關閉緩慢。試驗現象和分析結果吻合。

2.3 確定故障點

經過現場檢查球閥全關位置傳感器、查閱球閥動作時間記錄以及動作球閥測量緩沖腔壓力，確認故障原因是球閥慢關段緩沖腔排油管路堵塞，造成球閥慢關段動作緩慢，增大了整體關閉時間。

2.4 處理步驟

（1）拆卸球閥接力器下端部緩沖腔排油管路節流片，對節流片及排油管路進行清洗：

1）拆卸緩沖腔測壓接頭和節流閥堵頭，將管路內殘油排盡。

2）將節流閥處的節流片旋出，發現節流孔內有球狀焊渣雜物堵塞，腔體內有綠色片狀雜質。

3）用內六角頂出球狀雜物，用潔凈的內六角取出雜質，用清洗劑噴掃測壓管口和節流閥管口。

圖1 測壓接頭和節流閥堵頭

圖2 拆出節流片

圖3 被球狀雜質堵塞的節流片

4）回裝節流片及堵頭。

（2）機組恢復備用后，實測球閥關閉時間為63 s。動作時間正常。

3 故障機理復原

2號機組在停機過程的球閥關閉過程中，快關段動作正常，動作時間為53 s；因為2號接力器下端緩沖腔排油管節流閥堵塞，造成2號接力器排油不暢，引起球閥慢關段動作遲緩，由正常的9 s延長到30 s，導致整體關閉時間延長為83 s。

圖 4 球狀焊渣雜質和密封表面脫落物雜質

4 暴露的問題及預控措施

（1）檢修項目不完善，應定期進行球閥接力器緩沖腔的清理工作。結合機組C級及以上檢修，進行球閥接力器緩沖腔的清理工作。

（2）2號機組球閥接力器已經運行10年以上，未進行徹底的檢修。結合機組大修，進行球閥接力器的返廠檢修工作。

5 結論

結合設備狀態分析，及時發現缺陷的趨勢并進行處理，降低設備故障率，提高設備運行穩定性。