張河灣電站球閥樞軸軸套更換工藝

陳 超，郭旭東，胡立昂，盧 彬

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

張河灣電站球閥樞軸軸套更換工藝

陳 超，郭旭東，胡立昂，盧 彬

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

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。對張河灣電廠球閥結構進行分析，掌握球閥樞軸軸套檢修工藝，有助于生產人員更好的了解球閥的工作原理和性能，從而提高球閥整體的安全穩定運行水平。

球閥；樞軸；軸套；檢修工藝

主進水閥的閥芯、軸承、軸套、密封等在球閥開啟關閉過程中受到的軸向、徑向水推力是很大的，因此軸套、密封的材料將直接影響球閥整體性能指標和穩定運行。目前國內多個電站已經出現了因球閥樞軸軸套內部損壞、密封嚴重損壞導致閥芯卡澀，球閥嚴重漏水，使機組出現重大安全隱患，從而嚴重影響機組可靠性和電網的響應能力。

本文是針對張河灣電站球閥樞軸軸套及密封更換過程中遇到的一些難題進行簡單介紹，希望能對系統內各電站遇到相似問題給予一定的參考和借鑒。

1 電站概述

1.1 電站概況

張河灣電站位于河北省石家莊市井陘縣境內，是一座日調節純抽水蓄能電站，電站樞紐工程包括上、下水庫、輸水系統、地下廠房、開關站等組成。電站總裝機容量1000MW，安裝了4臺單級可逆式水泵水輪發電機組，以一回500 kV線路接入河北南部電網。

1.2 球閥相關參數

主要有球閥本體部分、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，雙搖擺接力器油壓操作。設有兩道密封，上游為檢修密封，下游為工作密封。密封采用水為操作介質，水源取自高壓鋼管。正常時，只有工作密封進行投退，檢修密封在機組或球閥檢修時投入。球閥相關參數見表1。

1.3 球閥樞軸軸套結構

張河灣電站球閥為橫臥軸式，兩側樞軸均安裝了銅軸套，球閥閥體、樞軸與銅軸套之間均采用間隙配合。銅軸套與樞軸之間通過軸套內壁溝槽黃油潤滑，采用人工注油。

球閥樞軸軸套安裝圖及球閥整體布置圖如圖1、圖2所示。

表1 球閥相關參數

2 球閥故障及原因分析

2.1 球閥漏水過程描述

2015年12月08日，4號機組發電運行中，運檢人員發現主進水球閥1號接力器側樞軸大量漏水，初步測算約為4.5 L/min，發電停機后該處漏水量有所減小，約為2 L/min。

對球閥開啟、關閉時間進行測量，發現啟閉時間由原來的52～54 s延長至65 s左右。

2.2 原因分析

通過對球閥樞軸漏水位置和漏水量的分析，初步判定為球閥樞軸內部2道密封010損壞，水流經樞軸與軸套之間間隙導致了漏水。

電站邀請了Alstom專家、檢修公司、寶泉公司相關人員到現場情況進行了專業分析，判定為樞軸于銅軸套之間密封已損壞，加之至2008年投運以來，內部密封從未更換，使用壽命已到期，決定利用機組檢修時對球閥樞軸軸套及密封進行徹底更換。

圖1 球閥樞軸軸套安裝圖

圖2 球閥整體圖

3 球閥樞軸銅套及密封更換工藝

3.1 引水系統排水

球閥樞軸銅套更換前，必須排空上游引水系統，以保證下游檢修工作的進行。由于電站水頭較高，在進行壓力鋼管排水、充水時，要嚴格按照制定的方案，控制排水速率，并加強對壓力鋼管各管段壓力、滲漏量的監控，確保壓力鋼管的安全。

當水排到一定的高程后，要考慮剩余的壓力能否滿足工作密封、檢修密封的正常投退；如果不能保證密封正常投退，可以考慮外加打壓泵進行手動投退密封。

3.2 樞軸打孔

由于結構上的限制，在安裝Alstom專用檢修工裝前，需要在每側樞軸上均勻鉆4×M48孔，用于安裝檢修工裝。如圖3。

3.3 拆一側拐臂，安裝支撐工裝

現分離一側拐臂與接力器，將拆除的接力器固定牢靠防止側滑；拆除原有的球閥操作平臺，搭設臨時檢修平臺，并預留拆卸銅軸套的支撐工裝安裝空間。利用廠房天車將支撐和工裝吊裝到位，支撐座落于3～5mm鋼板上，防止支撐受力不均勻翻到；用4個M48的螺栓將工裝與樞軸緊密把合，防止V型支撐，調整千斤頂的高度，確保支撐與樞軸之間的距離合適。見圖4。

圖3 檢修工藝孔質量圖

圖4 支撐工裝安裝

3.4 安裝拔環

支撐工裝到位后，將拔環套入工裝加長軸上，用M8絲杠將拔環和工裝固定，通過旋擰絲杠上的螺帽帶動銅套向外移動。如圖5。

圖5 所示拔環安裝圖

3.5 安裝另一側假拐臂

支撐工裝安裝到位后，在球閥另一側將假拐臂與樞軸用M48螺栓固定，樞軸與假拐臂之間的間隙用銅皮塞緊，防止隨側拔舊銅套時球閥閥芯位移，破壞球閥上下游密封。如圖6。

圖6 所示假拐臂安裝示意圖

注：在開始拔舊銅套之前，最好將球閥閥芯位置、球閥上下游密封位置進行標記，防止閥芯產生位移，也便于回裝。

3.6 拔舊銅套

拔環和支撐工裝安裝到位后，開始拔銅套。但是在實際拔銅套過程中發現，由于舊銅套螺栓孔太少（4個），加之絲杠太細，傳遞力矩太小，人工旋擰絲杠時用力不均勻等原因，舊銅套根本無法拔出；經過研究決定增加螺栓孔數量24個，增加絲杠強度，采用M12絲杠，并借助4個30 t同步液壓千斤頂將舊銅套拔出。如圖7。

圖7 拔舊銅套

銅套即將拔出時，將千斤頂調整好位置，頂住樞軸，將虛擬支撐放出原來銅套拔出的位置，防止閥芯偏移。

3.7 回裝新銅套

將清洗完畢的新銅套用天車吊裝至支撐工裝處，套入工裝加長軸，再套入壓環，將壓環用M24的絲杠與球閥閥體固定，壓環內側用M8的螺釘與銅套把合，通過旋擰M24絲杠上的螺帽，將新銅套壓入閥體內。如圖8、9。

圖8 新銅套回裝

圖9 新銅套回裝完成

3.8 安裝完畢后工具互換

一側的新銅套安裝完畢后，將支撐工裝、壓環、拔環、假拐臂全部拆卸后移到球閥另一側，進行另一側的相同工序。

4 球閥樞軸漏水原因分析

4.1 樞軸銅套密封損壞

對拆卸下來的舊銅套密封進行檢查發現，內側2道密封已經嚴重損壞，發生斷裂、變形現象，已不具備密封性能。所以再回裝新銅套及密封的過程中，應保證其完整性和配合的緊密性。

4.2 銅套內壁拉傷

舊銅套內外壁由于長期應力的作用，導致內外壁被嚴重拉傷。

5 結束語

目前Alstom公司設計制造的相似類型的球閥在系統內各電站應用比較普遍，隨著運行時間的增加，球閥樞軸銅套及密封估計會陸續出現類似的問題。通過此次成功的檢修，張河灣電站從根本上解決了球閥樞軸漏水的隱患，極大地提高了張河灣電站球閥運行的可靠性。同時也為其他抽蓄電站的球閥維護和檢修提供參考和借鑒。

TV738

B

1672-5387（2016）12-0078-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.12.028

2016-08-29

陳 超（1988-），男，助理工程師，從事抽水蓄能電站運維管理工作。