水電站大型進水球閥檢修探討

馬海濤（浙江北溪水電開發有限公司，浙江 永嘉 325100）

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水電站大型進水球閥檢修探討

馬海濤
（浙江北溪水電開發有限公司，浙江 永嘉 325100）

摘要：針對水電站大型進水球閥在實際檢修中，發現的問題及非常規的處理方法進行了分析和總結，希望能給同類型的水電站球閥檢修提供參考和幫助。

關鍵詞：大型球閥；檢修

0前言

高水頭的水力發電站一般會采用大型的球閥作為機組的進水閥門，大型球閥不同于一般的球閥，由于其結構及工作原理復雜，維護和檢修都存在一定的難度，一般該類型的球閥均采用高油壓接力器進行操作。下面就從北溪電站球閥的構造及功用探討大型球閥的檢修步驟及注意事項。

北溪水電站位于浙江省永嘉縣潘坑鄉附近，距永嘉縣城90 km。電站裝有2臺18 MW的水輪發電機組和2臺Φ1.2 m的球閥。球閥功用是：進水管道或機組檢修時關閉閥門以切斷水流；機組長期停機時，關閉閥門以減少水流漏損；機組發生事故而導水機構失靈不能關閉時，緊急關閉閥門，以防事故擴大。

1基本參數

型號：QF240-WY-120；

最高靜水頭：238.8 m；

最大升壓水頭：310 m；

公稱直徑：1.2 m；

額定工作油壓：14 MPa；

最低工作油壓：9.8 MPa；

球閥開啟時間：120 s由油壓操作一個Φ160接力器；

球閥關閉時間：120 s由重錘操作。

基本結構見圖1。

圖1球閥基本結構

2性能簡述

（1）本閥由上游壓力水來操作密封環實現球閥密封，由接力器來開啟球閥，重錘關閉球閥。

（2）閥體采用中分結構：分為上游閥體和下游閥體，上、下游閥體由18個M100螺柱和8個M140螺柱及螺母把合，兩半閥體之間有？12密封條密封。上游閥體由錐筒和2個法蘭焊接而成，下方焊有2個支腿，與密封圈接觸部位堆焊鋁青銅。上游閥體上游32-M56與上游延伸法蘭把合螺孔，在上游閥體進口部位頂部有一個M18排氣孔，周向布置8-M48手動鎖定孔，水平方向布置2個信號反饋孔，正下方有排水孔和釋壓孔，在周向還有壓力腔進水孔，測壓孔，差壓控制器孔等。下游閥體也由錐筒和兩個法蘭焊接而成，下部焊有2個支腿，與密封圈接觸部位堆

（3）活門由鋼板和左、右樞軸焊接而成，活門支撐在球閥上，與軸瓦接觸部位堆焊不銹鋼，活門在開啟位置時圓筒內形成流道，活門具有足夠的強度和剛度，在關閉位置時用以切斷水流。

（4）球閥密封采用剛性密封，材料為0Cr13Ni5Mo，上游為檢修密封，下游為工作密封，上、下游密封均由上游壓力水操作，檢修密封還配有手動鎖定裝置。

（5）球閥兩端樞軸密封結構，左右各有1個Ф300的軸瓦，材料為ZCuSn10P1，軸瓦的內、外圈各有1 道O型密封，以防止漏水。閥體和活門之間設有1個銅環，防止閥體與活門之間的接觸摩擦，銅環與閥體的間隙為2 mm。在閥體的右側外端設置了一個壓蓋，壓蓋內圓與樞軸之間布置一道樞軸密封。在壓蓋與轉臂之間又布置一個銅環，其作用是當活門左、右串動時，當作限位摩擦塊，銅環與轉臂的間隙為0.5 mm。

3球閥檢修的措施

（1）對于長隧洞引水式水電站而言，在機組進水球閥大修前首先要對引水隧洞進行放空，對于水頭200 m以上的機組，我們首先在進水口閘門落下后，開單機進行發電放水，以便快速放空隧洞直管段的水量，但這樣做存在一定的風險，由于流量過大真空度的影響會導致引水隧洞局部塌方，所以在發電放水時要組織好措施和人員，密切監視鋼管水壓，機組震動及機組出力，也就是要保障單位流量安全，可通過隧洞的直徑和機組的流量計算安全流量數值。

（2）根據球閥數據準備好適合的液壓拉伸器以及專用拆裝工具，由于球閥大修周期偏長，大型螺柱保養不當拆除及安裝存在一定的難度，首先工器具要適用。

（3）準備好相關的金屬密封件、橡膠密封件及特殊材料密封件的備件。

（4）準備好球閥檢修完后的打壓設備及悶頭等專用工器具。

4球閥檢修方案

4.1現場檢修方案

由于大型球閥的拆裝困難，為了就地實施大修方案，可以根據現場情況設計檢修方案，本球閥是分半結構，兩端的樞軸密封更換在現場難度較大，活門重量過大壓在樞軸密封上，對于運行近10年的閥體將樞軸密封向外拔出并非易事。現場閥體不分解的情況下檢修過程如下（整體檢修工裝示意圖見圖2）：

圖2基本檢修工裝示意圖

樞軸密封：樞軸內外設有2道密封，樞軸內側軸瓦上安裝O型密封圈，這道密封不起密封作用。只是用來形成一個屏障阻止沙子絞進水中，并防止沙子從軸瓦和活門樞軸穿過。更換此2圈O型密封需拆下軸套。樞軸外側安裝軸用Yx圈和Ф8橡膠條，該密封安裝在壓蓋上，此密封起到封水的作用。該密封更換方便，只需掉拆下閥的操作裝置（操作接力器，重錘，轉臂）即可更換。兩種情況需更換軸套：當樞軸軸套磨損嚴重 （軸套偏磨），活門樞軸與軸套間隙加大，球閥全關時漏水嚴重或軸套損壞情況下。

右軸套拆卸：將重錘、接力器與轉臂脫開，將轉臂拆下。在右軸頭上加工2-M30螺孔，用于把合假軸。左軸頭加工4-M30螺孔用于把合壓蓋。將小墊板、調整墊、假軸固定在活門右側上，用活門支撐將右側活門樞軸撐起，檢測右樞軸與軸套的間隙，將四周間隙調均勻。將左側活門壓蓋拆下，用壓塊、壓蓋固定，目的是將活門固定在原位置上，不影響活門主密封。原銅套上Ф330分布圓上有4個M12螺孔，在相間位置再加工4個M12螺孔，用于拆卸軸套。將8-M12螺桿擰在軸套上，同時均勻緩慢擰緊8根螺桿，直至將軸套全部拆下。在活門和閥體間將墊塊安裝好。將活門支撐拆除。

左軸套拆卸：將假軸固定在活門左側上，用活門支撐將左側活門樞軸撐起，檢測左樞軸與軸套的間隙，將四周間隙調均勻，同時將右側活門用右軸頭支撐固定。原銅套上Ф330分布圓上有4個M12螺孔，在相間位置再加工4個M12螺孔，用于拆卸軸套。將8-M12螺桿擰在軸套上，同時均勻緩慢擰緊8根螺桿，直至將軸套全部拆下。在活門和閥體間將墊塊安裝好。將活門支撐拆除。

右軸套安裝：將假軸裝在右軸頭上，用活門支撐將活門撐起，拆下活門和閥體間墊塊。裝上大墊板，通過16-M16螺桿均勻擰緊將軸套推入。軸套安裝到位后，將活門支撐、假軸拆下。

左軸套安裝：將假軸裝在右軸頭上，用活門支撐將活門撐起，拆下活門和閥體間墊塊。裝上大墊板，將軸套和假軸間用墊塊墊起，墊塊最好選用塑料塊，軸套注意不用傾斜，通過16-M16螺桿均勻擰緊將軸套推入。軸套安裝到位后，將活門支撐、假軸拆下。

主密封間隙檢測：換完軸套后，檢測球閥上、下游側密封環與壓環的間隙，間隙合格后方可充水。換球閥密封環、壓環：將密封環I、密封環II推到全關位置，檢測密封環與壓環的間隙，損壞不嚴重，可采用手工方法修磨密封面，提高密封效果。若密封環、壓環損壞嚴重，需更換密封環I、II和壓環。

準備工作：上游閘門已關閉，流道內水排干凈，活門處于全關位置。

檢修密封松開，轉臂鎖錠拔出。將旁通閥管路上的伸縮節拆開，再將旁通管法蘭與上游壓力鋼管、蝸殼的M20把合螺拴松開。松開壓環上的M20螺母，將壓環、三角密封條拆出。拆出與蝸殼把合的M36螺柱，將法蘭拆出。用M56液壓拉伸器對稱松開M56螺母，螺拴拉伸值需大于0.3 mm后再松螺母。將伸縮管拆出。將重錘、接力器與轉臂連接的銷子脫開。拆工作密封（下游密封）拆下下游支撐環與下游閥體把合的4個M20螺釘，將下游支撐環、密封環II拆出。拆下壓環。拆地腳螺栓螺母，將閥的地腳螺栓的M64螺母松開。向下游整體移動球閥在閥的地基上墊一塊10 mm厚鋼板，與基礎板齊平。用M56X4液壓拉伸器將螺柱拉伸0.3 mm以上，松動M56螺母，拆下M56X4X370螺柱。利用閥體上的吊耳，將閥整體吊起，向下游側移動到蝸殼的法蘭接觸。

拆檢修密封（上游密封）準備工作：檢修密封的鎖錠裝置已拆下。

先拆下輔助連接法蘭與上游支撐環上的4-M20連接螺釘，拆下上游支撐環與上游閥體的4-M20連接螺釘。拆下上游支撐環、密封環I、壓環。

回裝工作：將壓環裝在活門上，M20螺釘一定要擰緊，可涂樂泰膠防松。將密封圈I、密封圈II、密封圈III分別裝在密封環I、密封環II上，將上游支撐環與上游閥體把合。注意上游密封鎖錠同時裝好。將閥體吊到工作位置，將下游支撐環與下游閥體把合。檢查密封環I、密封環II與壓環不應有間隙，密封環I、密封環II應移動靈活。把合下游閥體與伸縮管32-M56螺柱，用液壓拉伸器拉緊，殘余伸長量為0.28 mm。安裝法蘭、三角密封、壓環。裝壓環時注意一圈三角密封條的壓縮量要均勻。

4.2整體拆除返廠檢修方案

如果現場檢修難度過大，費時費力，則在條件允許情況下，可考慮將球閥整體拆除吊裝返回閥門廠車間內的方案。在生產廠家的車間內，試壓設備及專用工器具齊全，閥體整體分解更換密封相對比較容易。檢修上、下游閥體密封條為Ф12密封條，若分半面漏水，需將上、下游閥體拆開。若采用此方式檢修，可同時換樞軸軸套。此方式檢修，裝完后需重新做球閥的壓力試驗和密封試驗。

5檢修注意事項及耐壓試驗

檢修過程中，拆裝要注意每一個細節，閥體附件的位置，螺柱的位置，各定位銷的位置最好做好標記，做到原來的設備回到原來的位置，尤其是通過外力敲打拆裝的大型銷釘一定要注意正確的進出方向，返回生產車間檢修對于小型閥門廠起重設備不足的情況下，可采用兩輛叉車左右叉住整個閥體懸空，拆除把合螺柱進行解體，回裝同理。

耐壓試驗過程，首先將球閥裝配好，活門處于全關位置。

閥體試驗：把上下游密封環向后移，使球閥處于非密封狀態。將前后兩個打壓悶頭（試驗工裝）間注滿水，并且每次間隔1.0 MPa，升壓3.6 MPa。保壓10 min，然后卸載至零。

活門和密封的試驗：1）下游密封試驗：將下游密封腔充壓至2.35 MPa，保壓10 min，并檢查下游打壓悶頭排水孔的密封漏水量（允許漏水量0.41 L/min），將下游密封和上游打壓悶頭與下游密封間的空間升壓至3.6 MPa，并保壓5 min，然后將上述兩個空間卸載至零。2）上游密封試驗：上游打壓悶頭和上游密封間的空間充壓至2.35 MPa，保壓10 min，并檢查下游打壓悶頭排水孔的密封漏水量（允許漏水量1.6 L/min），將上游密封環的機械鎖錠松開，并測量每個墊圈的厚度。上游密封環背后的壓力恢復至零，檢查密封的漏水量，該狀態保壓5 min。密封和上游打壓悶頭與下游密封間升壓至3.6 MPa，上游打壓悶頭和上游密封間的空間和密封背后卸壓至零。

6結語

電站的球閥運行近16年，期間閥門金屬密封因人為誤操作或者控制回路信號故障導致的球閥密封損壞比較常見，檢修方案我們第一次采用現場更換密封及左、右樞軸密封的方案，檢修過程費時費力，首先要加工各種專用工器具，采購試驗設備等。檢修所需要的費用較大，最近一次我們采用和小閥門廠合作的方式，返回車間檢修，整體拆除，檢修過程全在閥門廠內進行，我們技術人員同對方共同想辦法解決難題，最終檢修效果良好，費用只需原來的一半左右。通過實踐，在大型球閥檢修中學習了技術也解決了問題，希望通過此文對同類型的水電站球閥檢修方案及方法提供參考和幫助。

參考文獻：

［1］北溪水電站球閥部分設計資料［Z］.

中圖分類號：TV732.7

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2016）06-0057-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.020

收稿日期：2016-02-17

作者簡介：馬海濤（1976-），男，高級工程師，從事水電廠運行和設備檢修管理工作。焊鋁青銅。下游閥體出口部位有32-M56與伸縮節把合螺孔，出口部位正下方有1-M20排水孔和1-M18釋壓孔，水平方向有2個信號系統用孔，還有G1/2壓力腔進水孔、測壓孔、G1/2差壓控制器孔。