桐柏電廠4號(hào)機(jī)球閥工作密封更換

孫遜，雷徐，童裕軍，吳文界

(華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江天臺(tái)317200)

1 基本情況

桐柏抽水蓄能電站位于佛宗道源，風(fēng)景秀麗的天臺(tái)山境內(nèi)，距離天臺(tái)縣城7km，與杭州直線距離為150km。電站樞紐包括上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房和開關(guān)站等。上水庫(kù)利用已運(yùn)行多年的桐柏電站水庫(kù)改建而成，庫(kù)容1231.63萬(wàn)m3，集雨面積6.7平方km，下水庫(kù)為新建大壩攔蓄溪水而成，庫(kù)容1289.73萬(wàn)m3，集雨面積21.4平方km。電站裝機(jī)共4臺(tái)，單機(jī)容量為30萬(wàn)kW，總裝機(jī)容量120萬(wàn)kW，在華東電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰填谷，調(diào)頻調(diào)相及緊急事故備用。

1.1 桐柏電站球閥結(jié)構(gòu)，主要部件及設(shè)備參數(shù)

桐柏電站球閥由VATECH公司供貨，球閥位于蝸殼與高壓岔管間，4臺(tái)機(jī)組各設(shè)置一個(gè)，起到截?cái)嗪蛯?dǎo)通水流的作用，桐柏電站機(jī)組球閥閥體主要組成部分有:閥體及活門，軸承及軸密封，球閥工作密封，球閥檢修密封，帶有兩個(gè)雙作用接力器的操作機(jī)構(gòu)，旁通管及其旁通閥，延伸段及伸縮節(jié)。

球閥工作密封設(shè)置在球閥下游側(cè)，工作密封投退用水作為操作介質(zhì)，操作水源取自球閥閥體。工作密封在球閥關(guān)閉時(shí)起密封閥體滲水作用。正常情況下，球閥開啟時(shí)工作密封退出，球閥關(guān)閉時(shí)工作密封投入。

在球閥與蝸殼之間有一段伸縮節(jié)，用于球閥的拆裝和使進(jìn)水閥下游側(cè)工作密封環(huán)可以在不拆球閥主體和不排空壓力鋼管的情況下檢修和更換，且能適應(yīng)由于溫度變化和作用在球閥上的水推力變化而引起的球閥沿壓力鋼管軸線的位移。

表1 球閥操作系統(tǒng)參數(shù)表

表2 球閥閥體及部件

1.2 桐柏電站4號(hào)機(jī)球閥運(yùn)行情況

桐柏電站4號(hào)機(jī)于2006年12月正式投入商業(yè)運(yùn)行，2007年上半年，電站運(yùn)行人員在球閥(見圖1)處巡檢時(shí)聽到球閥下游工作密封處有竄水聲，竄水聲音從球閥工作密封環(huán)處發(fā)出，嘈雜刺耳。桐柏電站業(yè)主方在聯(lián)系球閥生產(chǎn)廠商VATECH公司并與生產(chǎn)廠商交換意見后，覺得球閥工作密封內(nèi)動(dòng)、靜密封接觸面磨損壞可能性較大，決定利用4號(hào)機(jī)B修期間拆開球閥工作密封進(jìn)行檢查。

圖1 桐柏電站球閥

2 球閥工作密封工作原理

桐柏電站球閥工作密封投退用水作為操作介質(zhì)，操作水源取自球閥閥體。工作密封在球閥關(guān)閉時(shí)起密封閥體滲水作用。球閥工作密封取水閥為常開閥門。壓力水經(jīng)管路通至球閥工作密封投退切換裝置，此時(shí)若將球閥工作密封投退切換裝置動(dòng)作到工作密封投入位置，壓力水則通過工作密封切換裝置進(jìn)入球閥工作密封投入腔，工作密封投入腔此時(shí)水壓強(qiáng)為球閥閥體水壓強(qiáng)，工作密封活動(dòng)環(huán)兩側(cè)壓力面積比較，投入腔側(cè)比閥體側(cè)受力面積大一點(diǎn)。所以工作密封動(dòng)密封環(huán)向密封投入側(cè)滑動(dòng)，球閥工作密封就投入。若將球閥工作密封投退切換裝置動(dòng)作到工作密封退出位置，閥體的壓力水源就不能通過切換裝置到達(dá)工作密封投入腔。此時(shí)，在閥體水的壓力下，工作密封動(dòng)密封環(huán)就向密封推出側(cè)滑動(dòng)，球閥工作密封就退出。

球閥工作密封部件圖2，3示:

圖2 球閥工作密封操作回路

圖3 球閥工作密封部件

球閥工作密封主要由動(dòng)密封環(huán)、靜密封環(huán)、外襯套補(bǔ)償環(huán)幾部分組成。動(dòng)密封環(huán)裝在球閥下游伸縮節(jié)補(bǔ)償環(huán)處，動(dòng)密封環(huán)本身靠三道格蘭密封止水。動(dòng)密封環(huán)動(dòng)作行程5mm。靜密封環(huán)安裝在球閥閥體處，由60個(gè)M24內(nèi)六角螺栓緊固在球閥本體下游側(cè)。球閥動(dòng)密封環(huán)與靜密封環(huán)之間為硬接觸面，當(dāng)球閥工作密封完全退出后，球閥方才開啟。所以兩道密封環(huán)本身不發(fā)生互相摩擦，由于運(yùn)行初期水中含大量泥沙沖刷球閥工作密封動(dòng)靜環(huán)接觸面。造成球閥工作密封動(dòng)靜環(huán)表面產(chǎn)生劃痕。

3 球閥工作密封竄水處理過程

3.1 基本概況

桐柏電站4號(hào)機(jī)組球閥于2009年10月15日開始總共為期30天的B級(jí)檢修。球閥檢修內(nèi)容包括球閥工作密封動(dòng)、靜密封環(huán)更換，球閥工作密封外襯套補(bǔ)償環(huán)表面劃痕修復(fù)。

3.2 球閥工作密封拆解、回裝過程。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，我們?cè)谏炜s節(jié)的兩側(cè)搭設(shè)腳手架，腳手架分三層搭設(shè)，每一層即可容納3～4人同時(shí)工作。外圍管路部件拆卸完成后，進(jìn)行封口處理，并妥善防止到指定位置，底鋪上蓋，以避免二次污染。

利用液壓拉伸器等工具，完成48個(gè)M100螺栓的拆卸工作，大部分壓力在125～145MPa之間即可松開，只有25號(hào)螺栓80MPa壓力時(shí)就很輕松地松開。螺栓編號(hào)按照，最上邊的一個(gè)為1號(hào)，面對(duì)上游側(cè)順時(shí)針排列至48號(hào)螺栓。下游側(cè)伸縮節(jié)與蝸殼法蘭位置的45個(gè)M64的螺栓利用液壓扳手進(jìn)行拆卸。待伸縮節(jié)上所有連接螺栓和附屬管路部件拆卸完成后(僅僅預(yù)留M100的螺栓1、48兩個(gè))，然后掛鉤，調(diào)整好導(dǎo)鏈?zhǔn)芰螅俨鹦妒Ｏ碌膬蓚€(gè)螺栓，最后將伸縮節(jié)起吊至安裝間指定位置。

拆卸工作密封外襯套時(shí)，在利用M30×300的四個(gè)頂絲將外襯套頂出時(shí)，工作密封的動(dòng)密封環(huán)隨著外襯套一起出來，利用鋼絲繩鎖住后和外襯套一起吊出。利用外方提供的專用吊具將靜密封環(huán)拆卸吊出，查看工作密封的動(dòng)密封環(huán)和靜密封環(huán)，兩者接觸面存在大量的磨損(水流沖擊導(dǎo)致)。鑒于兩者都需要更換新件，沒有對(duì)兩者進(jìn)行處理。

另外，工作密封的外襯套和動(dòng)密封環(huán)的密封接觸面，以及球閥殼體和動(dòng)密封環(huán)的密封接觸面都由于水流沖擊而流下了大量的溝痕。按照外方的要求，利用砂紙將其修平處理，要求各接觸面平整、無高點(diǎn)。

將新的靜密封環(huán)利用專用吊具吊至安裝位置，安裝前，在靜密封環(huán)和球體接觸面涂抹少量的牛油，并更換接觸面∮10的密封條一根。對(duì)稱方向安裝8個(gè)螺栓，安裝的螺栓涂抹少量的螺栓潤(rùn)滑劑505。利用專用吊具將新的動(dòng)密封環(huán)吊裝就位，利用自制的4塊平衡壓板和4根M30、4根M24的絲杠配合，圓周方向均布四點(diǎn)，將滑動(dòng)環(huán)壓入就位，然后調(diào)整動(dòng)密封環(huán)和靜密封環(huán)的接觸面間隙要求，0.05 mm塞尺不得通過。調(diào)整合格后，利用扭力扳手，設(shè)定扭矩為360N·m打緊60個(gè)M24的內(nèi)六角螺栓。外襯套安裝就位后，打緊8個(gè)M30的內(nèi)六角固定螺栓，然后利用0.8 MPa的空氣驅(qū)動(dòng)工作密封滑動(dòng)環(huán)，結(jié)果動(dòng)密封環(huán)退出和投入正常。在動(dòng)密封環(huán)投入時(shí)，在圓周測(cè)量動(dòng)密封環(huán)和靜密封環(huán)接觸面間隙，結(jié)果為0，說明工作密封安裝正常。

利用行車將伸縮節(jié)吊至安裝位置上空，起吊前，更換法蘭面的∮12的密封一道和∮10密封條一道并涂抹少量的牛油。在安裝位置上空，廠房橫梁上的地卯上懸掛一個(gè)10t的導(dǎo)鏈，用以調(diào)整伸縮節(jié)下落角度和平衡度。在伸縮節(jié)吊裝就位后，圓周方向均布安裝四個(gè)M100的螺栓并利用液壓拉伸器打緊，然后松鉤。

3.3 數(shù)據(jù)記錄

按照外方專家要求，利用三個(gè)拉伸器，圓周方向按照螺栓1、17、33號(hào)，然后換另外三個(gè)2、18、34依次類推，最后為16、32和48號(hào)螺栓，設(shè)計(jì)壓力為145MPa螺母旋轉(zhuǎn)角度為86.1±9(0)；每個(gè)螺栓拉伸兩次。

在上游側(cè)48個(gè)M100的螺栓打緊后，我們更換了伸縮節(jié)補(bǔ)償環(huán)處的∮16密封條一根。然后按照甲方提供的液壓扳手扭矩與壓力對(duì)照表，我們?cè)O(shè)定壓力為40MPa對(duì)應(yīng)扭矩約為9000N·m，對(duì)稱打緊45個(gè)M64的螺栓。

4 結(jié)束語(yǔ)

球閥工作密封環(huán)是球閥系統(tǒng)里一個(gè)重要部件，安裝上的好壞直接決定球閥工作密封的使用壽命。同時(shí)，球閥工作密封環(huán)上的O型密封也是易損部件。通過4號(hào)機(jī)球閥工作密封的更換給桐柏電廠其他機(jī)組球閥工作密封拆裝提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。