右江水電廠技術(shù)供水減壓閥故障分析及其處理

黃 茵

（廣西右江水利開發(fā)有限責(zé)任公司，南寧 530028）

1 概述

右江水電廠為地下廠房，電廠安裝4 臺單機(jī)容量為135 MW 的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，水輪機(jī)型號為HLS196-LJ428，額定出力137.8 MW。發(fā)電機(jī)型號為SF135-36/9200，額定容量135/159 MW/MVA。

技術(shù)供水采用自流減壓單元供水方式，從每臺機(jī)組蝸殼取水經(jīng)一套全自動濾水器后，一條支路經(jīng)減壓閥后供發(fā)電機(jī)空冷器和機(jī)組軸承冷卻用水；另一支路供機(jī)組主軸密封用水。為保證用水設(shè)備和管道安全，在減壓閥后裝設(shè)有安全泄壓閥。減壓閥采用北京捷福士電子技術(shù)有限公司進(jìn)口的720S 型壓膜式減壓閥，出口壓力調(diào)整范圍為0.2～0.6 MPa，實際整定為0.42 MPa，安全泄壓閥開啟壓力0.55 MPa，關(guān)閉壓力0.45 MPa。

2 720S型減壓閥特點及原理

720S 型減壓閥的調(diào)節(jié)由導(dǎo)閥來引導(dǎo)完成。導(dǎo)閥通過感應(yīng)閥后壓力，將壓力導(dǎo)通至閥門控制腔，或者將壓力從閥門控制腔導(dǎo)出，通過控制主閥的開度來精確調(diào)節(jié)閥后的壓力。減壓閥由導(dǎo)閥引導(dǎo)，比彈簧直接作用式減壓閥控制精度高，閥門運(yùn)行更平穩(wěn)。該減壓閥具有以下特點：

（1）閥門為Y形結(jié)構(gòu)，過流通道為半直線型，保障控制精度；在小流量工況下，仍可保證精確控制。

（2）閥門結(jié)構(gòu)為寬體，有效地降低汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，水力噪聲小，管道無振動，閥門維護(hù)周期長。

（3）閥桿為中央軸驅(qū)動，閥口不設(shè)支撐肋，對雜質(zhì)不敏感。

（4）雙腔室結(jié)構(gòu)，提供緩閉的水力機(jī)能和多種控制方案選擇。

（5）執(zhí)行機(jī)構(gòu)整體拆卸，無需專業(yè)人員完成其維護(hù)工作。

（6）導(dǎo)閥在0.5～16（25）公斤級內(nèi)，可任意調(diào)節(jié)壓力。帶有閥門開度指示器，方便使用者檢測閥門的工作狀態(tài)。

2.1 減壓閥工作原理

減壓閥工作原理見圖1。

圖1 減壓閥工作原理圖

減壓閥的調(diào)節(jié)由導(dǎo)閥（#2D）引導(dǎo)完成，通過控制主閥的開度來獲得精確的閥后壓力。閥前閥后壓力通過球閥1和球閥2引入導(dǎo)閥（#2D），利用壓力腔的不同面積，通過調(diào)節(jié)導(dǎo)閥螺栓，可控制進(jìn)入主閥上腔的壓力水量，達(dá)到控制主閥開度獲得閥后壓力的目的。當(dāng)閥后壓力過小，則導(dǎo)閥下腔打開，主閥上腔的水流出，主閥往開的方向開啟；當(dāng)閥后壓力過大，則導(dǎo)閥下腔關(guān)閉，閥前水壓通過導(dǎo)閥的針閥往主閥上腔供水，主閥往關(guān)的方向關(guān)閉。整個減壓閥原理簡單，控制元件少，控制精度高。

2.2 控制過濾器自動反沖洗流程

為適應(yīng)各種水質(zhì)要求，減壓閥在閥前進(jìn)水處設(shè)置自動正反清洗過濾器裝置。清洗過濾器裝置原理圖見圖2。

圖2 清洗過濾器裝置原理圖

正常進(jìn)水時，管道里的水從A1 處通過三位導(dǎo)閥出口處進(jìn)入過濾器4FF2，經(jīng)過濾后的清水從過濾器出口D 處進(jìn)入控制回路。此時三位導(dǎo)閥54 由常閉電磁閥控制，即A 和P 處相連。當(dāng)過濾器進(jìn)行自動反沖洗時，4FF2 的水力導(dǎo)閥上的電磁閥通電，使電磁閥的A 和R 口相通，壓力進(jìn)入導(dǎo)閥54 上腔，將導(dǎo)閥關(guān)閉。這樣，正常的進(jìn)水A1 到B1 處的水流被水力導(dǎo)閥阻斷，而經(jīng)過4FF1過濾后的清水通過導(dǎo)管由2A2 處進(jìn)入過濾器4FF2 內(nèi)部。由于該過濾器擁有特殊的疊片嵌槽結(jié)構(gòu)，所以堆積在疊片外的污物很容易地被清水從2口處通過O至C處排出。

3 減壓閥異常動作原因分析及處理

該減壓閥在右江水電廠投運(yùn)以來，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，調(diào)節(jié)水壓性能好。但從2021 年1 月份開始，運(yùn)行情況突然不穩(wěn)定，多次在機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)主閥閥芯全開，無法調(diào)節(jié)關(guān)閉的現(xiàn)象，導(dǎo)致技術(shù)供水壓力超高，已嚴(yán)重影響到機(jī)組安全運(yùn)行。

電廠立即組織技術(shù)人員對減壓閥進(jìn)行故障分析與排查工作，由減壓閥原理可知，主閥全開無法調(diào)節(jié)可能由導(dǎo)閥卡塞、過濾器堵塞、主閥中的隔膜穿滲等故障造成。為找出故障原因，結(jié)合機(jī)組停機(jī)機(jī)會對減壓閥故障原因進(jìn)行了逐一排查。

（1）導(dǎo)閥卡塞。對減壓閥導(dǎo)閥進(jìn)行解體檢查，導(dǎo)閥動作情況良好，內(nèi)部元件無磨損腐蝕現(xiàn)象。為保證故障排查徹底，更換了一個新的導(dǎo)閥。

（2）過濾器堵塞。電廠技術(shù)供水水質(zhì)雖然良好，但水中仍然會存在一些微生物和雜質(zhì)，減壓閥控制系統(tǒng)過濾器過流面積小，故還是比較容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。對過濾器閥芯進(jìn)行檢查，閥芯干凈無堵塞。

（3）主閥中的隔膜穿滲。打開減壓閥主閥本體，檢查主閥上下腔隔膜，上下腔隔膜完好無損。充水后做隔膜穿滲試驗，隔膜無異常。檢查主閥其他部分，閥芯彈簧和彈簧座有一定磨損，但不影響運(yùn)行。為徹底排除故障，對主閥閥芯阻水面密封，軸心桿密封等進(jìn)行了更換。

在做完以上檢查后，按照廠家調(diào)試手冊操作，對減壓閥動作情況進(jìn)行評估。調(diào)試期減壓閥仍存在閥芯無法關(guān)閉現(xiàn)象，壓力無法調(diào)節(jié)。在打開冷卻器進(jìn)水手動閥較大開度后，減壓閥才能正常關(guān)閉。進(jìn)一步分析原理，發(fā)現(xiàn)如果正反清洗過濾器裝置電磁閥關(guān)閉不到位，也會出現(xiàn)類似過濾器堵塞導(dǎo)致閥前進(jìn)水水量不夠的現(xiàn)象。結(jié)合正反清洗過濾器裝置電磁閥在歷次檢修中基本未做檢查，正反清洗過濾器裝置電磁閥故障很有可能是導(dǎo)致減壓閥無法正常調(diào)節(jié)的原因。為驗證故障原因，在電磁閥關(guān)閉的情況下，關(guān)閉過濾器后閥門2A2，打開過濾器閥芯，過濾器內(nèi)部仍有水流出，進(jìn)一步證明了電磁閥無法關(guān)閉到位。對電磁閥閥體進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)閥組存在卡塞，閥芯有內(nèi)漏現(xiàn)象。對正反清洗過濾器裝置電磁閥進(jìn)行更換后，減壓閥動作正常。

為進(jìn)一步保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，防止類似故障的發(fā)生，對正反清洗過濾器裝置邏輯進(jìn)行優(yōu)化，在機(jī)組運(yùn)行情況下，不允許進(jìn)行正反清洗操作。

4 結(jié)語

在電廠的日常檢修維護(hù)工作中，減壓閥的檢修維護(hù)隸屬于機(jī)械班組，由于機(jī)械班組在維護(hù)過程中側(cè)重點于閥組，對控制系統(tǒng)元件則認(rèn)識不足，造成檢修維護(hù)盲點，影響機(jī)組安全。這對電廠技術(shù)、設(shè)備管理人員提出更高要求，在設(shè)備劃分，設(shè)備維護(hù)管理方面，要求清楚設(shè)備原理，懂得設(shè)備薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵點，特別是專業(yè)面存在交叉現(xiàn)象時，必須明確責(zé)任主體和維護(hù)內(nèi)容，以徹底消除影響機(jī)組安全運(yùn)行中存在的盲點。