重錘式液控蝶閥不能動水關閉原因分析及處理

晉兆鵬，張坤祥

（中廣核洪雅高鳳山水力發電有限公司成都分公司，四川成都610000）

重錘式液控蝶閥不能動水關閉原因分析及處理

晉兆鵬，張坤祥

（中廣核洪雅高鳳山水力發電有限公司成都分公司，四川成都610000）

腳基坪電廠水輪機進口采用沃茨閥門（長沙）有限公司的KD741X-Vke型重錘式液控蝶閥，該蝶閥在機組運行額定轉速以下時不能實現閥門的動水關閉，存在安全隱患，不符合相關要求。經過現場查勘及試驗論證后，結合現場實際情況對液控蝶閥重錘進行了增加配重的方法，最終解決了液控蝶閥在特定工況下不能動水關閉問題。

液控；蝶閥；重錘；力矩

自動保壓水輪機重錘式液控蝶閥是水電站管線系統截斷或接通介質的理想設備，適用于裝在水輪機前的壓力鋼管處，作為水輪機進水閥。在機組發生事故且導葉不能關閉時，動水關閉閥門，緊急截斷水流，防止水輪機發生飛逸，確保機組安全。在停機備用時，關閉閥門，截斷水流，防止水輪機導葉長期漏水，既能減少水能損失，又可以防止在導葉斷面和立面處產生間隙氣蝕。在檢修停機時，靜水關閉閥門，截斷水流。但在實際使用過程中，由于有不能預料的特殊工況及復雜的使用環境，導致該液控蝶閥在特定工況下不能動水關閉，下面做簡要分析及處理方法介紹。

1 自動保壓重錘式液控蝶閥主要結構及工作原理

腳基坪電廠2800KD741X-16Vke防泥沙型重錘式液控蝶閥主要由驅動機構、閥體、閥板、閥軸等部件組成。該閥使用雙偏心形式：一是將閥軸與閥體密封中心偏移一定距離，使其互不干涉；二是將閥板中心上抬管道中心線一定距離，使其在關閉閥門過程中，下半部迎水面積大于上半部，幫助閥門的關閉（見圖1）。其打開是由液壓油推動油缸活塞移動，油缸活塞帶動與之連接的連接頭使重錘升起，同時帶動閥軸使閥板打開。其關閉是在重錘的作用下，擺動油缸內的壓力油經液控管路流回油箱，利用重錘力矩帶動閥板關閉來實現關閥；事故關閉是利用重錘力矩和動水的共同作用下帶動閥板關閉來實現關閥。該液控蝶閥系統液壓油壓力遠高于重錘舉起時所需的液壓油壓力及鎖定銷拔出時的壓力，不至于壓力不足時不能拔鎖定銷造成不能關閥，該油路中

的彈簧式儲能裝置能實現系統的自保壓（見圖2）。

圖1 液控蝶閥外形結構圖（能看出其是偏心結構）

圖2 重錘式液控蝶閥液壓原理圖

2 重錘式液控蝶閥不能動水關閉的情況說明及原因分析

腳基坪電廠3號機組A級檢修后，在進行軸瓦溫度考驗后停機的過程中，由于導葉接力器的原因，導致導葉在關至14%時不能再繼續動作（期間采用了所有能關閉導葉的緊急手段都未能成功關閉導葉），此時機組轉速維持在額定轉速的80%左右。在導葉無法正常全關的情況下，立即現地關閉液控蝶閥，但液控蝶閥也無法正常關閉，最后采用千斤頂施加力矩的作用下使蝶閥成功關閉。在《大中型水輪機進水閥基本技術條件》中明確指出機組在任何工況下，進水閥門應能動水關閉。

結合液控蝶閥自身結構、當時機組運行的特殊工況及蝶閥的控制系統分析，導致重錘式液控蝶閥不能關閉的情況，主要有以下幾個原因。

（1）油箱油位不足導致液壓系統無壓致使鎖定不能正常工作；

（2）電氣控制回路故障導致關閥命令不能下達（該設備自動電氣控制采用PLC控制）；

（3）液壓回路不通或堵塞導致擺動油缸的油不能排回油箱；

（4）主軸與閥體軸孔內襯套之間的摩擦力矩過大或襯套失圓變形咬死；

（5）重錘自身傾角過大導致重錘力矩不夠不足以關閉閥門。

根據現場分析出的原因逐一進行檢查分析得出以下結論：

油箱油量充足，液壓系統自保壓工作正常，排除了因為無液壓油或者液壓油不足造成鎖定等設備不能正常動作；在現地控制屏下達關閥命令時結合電氣圖紙從PLC本體的指示燈來看，各命令都能正確開出并執行，并且在執行關閥命令時液壓回路中與擺動油缸連接的高壓軟管明顯變軟，說明該管路中的油壓是按照關閥流程流回到了油箱的，液壓回路并未堵塞；通過現場分析說明整個蝶閥的控制系統是不存在問題的，最后采用施加外部力矩改變重錘傾角的辦法蝶閥最終平穩的實現了關閉，說明機械部分并不存在摩擦力過大或者咬死的情況；事后從重錘自身角度入手分析，采用工程測量儀器測量了蝶閥全開時重錘的角度均符合廠家技術資料要求及國家相關規范，圖3為測量數據。

從測量的實際數據來看均在圖紙標注的75°內，也符合機械行業相關標準的的要求；說明重錘自身角度也是符合要求的；但結合當時運行的工況來分析，是否是由于當時的特殊工況，機組轉速并沒有在額定，引用流量有所減小，導致動水力矩不足，從而使蝶閥不能動水關閉。在廠家的技術說明書上也得到了論證，即在非正常情況下關閉蝶閥時需要利用重錘力矩和動水力矩的共同作用下才能關閉蝶閥，在后期進行的關閥試驗中也證明了這一點，即在機組額定轉速的情況下進行動水關閉蝶閥能順利實現全關。

3 重錘式液控蝶閥不能動水關閉的處理結果

根據現場得出的結論，最終確定了兩種解決辦法，第一是改變重錘角度。第二是配重。由于改變角度工序復雜且不便于操作，最終采用增加重錘重量的辦法。逐步在2個重錘上增加配重物并且對蝶閥做特殊工況時的動水關閉試驗，最終在每個重錘增加至100 kg時機組在特殊工況下蝶閥能正常關閉。在對重錘配重后對蝶閥進行了模擬正常工況、事故工況的關閉，其都能順利的完成關閉,關閉時間也在規范要求內，配重后在不調整油壓的情況下重錘也能順利舉升，并未對蝶閥原有控制系統造成影響，從

圖3 蝶閥全開時重錘角度測量數據

而有力的確保了機組安全。圖4為實際的配重方案圖。

圖4 重錘配重方案圖

4 結束語

簡單介紹了該型蝶閥不能在特殊工況下動水關閉的原因，發現該型蝶閥不具備《大中型水輪機進水閥基本技術條件》中，機組在任何工況下都能動水關閉的要求。通過現場技術分析，對該蝶閥進行了可靠有效的處理，確保了該型蝶閥在特殊工況下能正常關閉，為類似情況的處理提供了依據。

[1]JB/T5299-1998液控止回碟閥[S].

[2]希斯威系列KD741X-VKe型水輪機進水重錘式液控蝶閥說明書[Z].

[3]GB/T14478-93大中型水輪機進水閥基本技術條件[S].

[4]沃茨閥門（長沙）有限公司.2800KD741X-16VKe閥門圖紙[Z].

TV732.7

B

1672-5387（2017）02-0036-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.02.013

2016-08-15

晉兆鵬（1990-），男，從事電廠檢修及維護工作。