進水球閥工作密封自動退出的故障分析及改進

權強，欒鳳奎，余睿

（1.福建仙游抽水蓄能有限公司，福建省仙游縣 351200；2.國家電網公司發(fā)展部，北京市 100031）

進水球閥工作密封自動退出的故障分析及改進

權強1，欒鳳奎2，余睿1

（1.福建仙游抽水蓄能有限公司，福建省仙游縣 351200；2.國家電網公司發(fā)展部，北京市 100031）

仙游抽水蓄能電站進水球閥采用長江控制研究所制造的液壓控制系統(tǒng)，運行過程中曾出現(xiàn)工作密封自動退出的不正常現(xiàn)象。經原因分析并進行改進，取消了液壓控制系統(tǒng)鎖錠控制閥組，再未發(fā)生工作密封自動退出故障。

抽水蓄能機組；進水球閥；工作密封；液壓控制系統(tǒng)

仙游抽水蓄能電站采用“1管2機”布置形式，額定水頭430m，每臺機組壓力鋼管與水泵水輪機之間設置進水球閥。正常情況下球閥靜水啟閉，事故時動水關閉球閥，防止事故擴大。球閥內上游側設置檢修密封、下游側設置工作密封，正常開停機時工作密封參與控制，只有在機組檢修時才手動投入檢修密封[1][2]。工作密封的投入能可靠地截斷水流，減少導葉漏水量及其對導葉的磨損，防止機組蠕動[3]。

1 球閥液壓控制系統(tǒng)

球閥液壓控制系統(tǒng)主要包括主接力器的開啟、關閉控制，工作密封及檢修密封投入、退出控制，工作旁通閥及檢修旁通閥開啟、關閉控制，其液壓原理圖如圖1所示。

1.1 球閥開啟控制

監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出球閥開啟令后，首先接力器鎖錠控制閥SV07開啟側勵磁打開截止閥HV08，然后平壓控制閥SV05得電勵磁打開工作旁通閥。正常開停機時檢修旁通閥均在全開位置，只有在檢修時才關閉。此時通過旁通管路對球閥兩側進行平壓，當球閥兩側平壓之后工作密封控制閥SV04退出側得電勵磁，取自上游側壓力鋼管的密封操作水源，經工作、檢修密封鎖閉閥HV07后退出工作密封。HV07經主接力器開啟腔油壓進行閉鎖防止球閥開啟后密封誤操作。當工作密封退出后，開閥SV02得電勵磁壓力油經檢修密封閉鎖閥HV05、工作密封閉鎖閥HV04、機械過速關閥先導閥HV02、事故關閥SV01、關閥SV03到達主操作閥HV01開啟腔，此時HV01的開啟及關閉腔均通壓力油。由于開啟腔作用面積大，使HV01閥芯推動左移，主接力器開啟腔通壓力油、關閉腔通排油開啟球閥閥體。開啟腔通以壓力油后經閉鎖管路閉鎖HV07，防止密封誤操作。當球閥全開后，SV05失電關閉工作旁通閥；當工作旁通閥全關后，至此球閥開啟流程執(zhí)行完畢。

1.2 球閥關閉控制

監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出球閥關閉令后，平壓控制閥SV05得電勵磁打開工作旁通閥；工作旁通閥全開后關閥SV03得電勵磁，使主操作閥HV01開啟腔接通排油。由于HV01關閉腔一直通壓力油，此時HV01閥芯右移，接力器開啟腔通排油、關閉腔通壓力油關閉球閥閥體。當球閥閥體全關后，工作密封控制閥SV04投入側得電勵磁投入工作密封；當工作密封投入后，平壓控制閥SV05失電關閉工作旁通閥；當工作旁通閥全關后，接力器鎖錠控制閥SV07關閉側得電關閉截止閥HV08，防止球閥在全關時誤開啟，至此球閥關閉流程執(zhí)行完畢。

2 球閥工作密封自動退出分析

2.1 球閥工作密封自動退出

2012年12月29日，1號機組停機穩(wěn)態(tài)時，上位機監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)球閥工作密封退出。上位機查看事件記錄，沒有發(fā)出球閥開啟命令，工作旁通閥在全關位置，現(xiàn)地球閥控制柜上工作密封確實在退出位置，工作密封處可聽到很大的漏水聲，進一步檢查發(fā)現(xiàn)球閥工作密封投入及退出腔、檢修密封投入腔及退出腔4個壓力表均為0。

2.2 原因查找及分析

球閥工作密封顯示退出狀態(tài)后，檢查球閥工作密封投入腔及退出腔壓力均為0，檢修密封投入腔及退出腔壓力也為0。在球閥電氣控制柜上手動投入工作密封，但工作密封不能正常投入，檢查電氣控制回路均正常。此時手動捅工作密封控制閥SV04投入腔，但閥芯沒有動作，工作密封仍在退出位置。

考慮先將檢修密封投入后再查找原因。手動將檢修密封控制閥V503切換至投入位置，但檢修密封投入腔壓力仍為0，檢修密封不能投入。工作密封及檢修密封投入均由壓力水操作，操作水從球閥前的壓力鋼管取水，經過工作、檢修密封鎖閉閥HV07后分為兩路，即工作密封操作水路、檢修密封操作水路。現(xiàn)地手動投入檢修密封時，檢修密封仍無法投入。故考慮是否為操作水回路被切斷導致密封退出。

工作、檢修密封鎖閉閥HV07為單向油操作控制閥，其控制腔與球閥接力器開啟腔連通，當球閥開啟后，壓力油經球閥開啟腔到達工作、檢修密封閉鎖閥HV07的控制腔，推動閥芯走交叉位，從而切斷工作密封及檢修密封操作水回路，并且使工作密封投入及退出腔、檢修密封投入及退出腔均通排水，從而保證球閥閥體不在全關位置時，工作密封及檢修密封均不會由于誤動而投入損壞密封。

圖1 球閥液壓控制原理圖Fig. 1 Spherical Valve hydraulic system principle diagram

通過分析判斷，工作、檢修密封閉鎖閥HV07控制腔此時應該有壓力油，從而推動閥芯左移走交叉位，使密封操作壓力水截止，工作密封投入腔通排水導致工作密封退出。兩個接力器開啟腔上端各有一個測壓接頭，此接頭也可作接力器內排氣用。在球閥接力器（靠安裝場側）開啟腔上端測壓接頭處接入臨時壓力表，發(fā)現(xiàn)有2MPa的壓力，此壓力通過閉鎖管路到達工作、檢修密封閉鎖閥HV07控制腔，使密封自動退出。通過此處的接頭將壓力油泄壓排除后球閥工作密封自動投入。

球閥接力器本體上沒有設置機械式鎖錠裝置。為了保證球閥在全關時不發(fā)生球閥開啟誤動，在球閥主接力器開啟腔操作管路上設置截止閥HV08，此閥由接力器鎖錠控制閥SV07控制其投入及退出。

接力器鎖錠控制閥SV07在球閥全關后動作，關閉截止閥HV08，切斷接力器開啟腔操作油路。由于球閥接力器活塞有一定漏油量，其通過活塞滲漏至開啟腔的漏油不能及時排除，經長時間后油壓慢慢升高，當工作、檢修密封閉鎖閥HV07控制腔壓力超過其彈簧作用力時，推動操作閥芯左移、截斷密封操作壓力水，同時工作密封、檢修密封投入腔及退出腔均通排水，在球閥閥體內水壓的作用下使工作密封自動退出。

3 解決方案

球閥接力器活塞少量漏油是允許的且無法避免，因此就必須采取有效措施將接力器關閉腔壓力油經活塞滲漏至開啟腔的油及時排除，避免長時間積累后油壓升高使工作、檢修密封閉鎖閥HV07閥芯左移，從而避免切斷密封操作水，保證密封長時間可靠投入。

考慮到球閥設置有壓力截止閥SV09，其在機組停機穩(wěn)態(tài)時關閉，截斷油路防止球閥誤動。因此取消球閥液壓控制系統(tǒng)中接力器鎖錠控制閥SV07及截止閥HV08，即當球閥全關時接力器開啟腔直接通集油槽排油，保證滲漏油及時排出。改進后的液壓系統(tǒng)圖（局部）如圖2所示。

液壓系統(tǒng)修改后，球閥控制流程同時也做相應修改，在球閥開啟時第一步就打開旁通閥對球閥兩側進行平壓，取消打開接力器鎖錠控制閥SV07的控制；在球閥關閉時最后將工作旁通閥關閉后流程即執(zhí)行完畢，取消關閉接力器鎖錠控制閥SV07的控制。

將接力器液壓鎖錠控制閥SV07及截止閥HV08取消之后，球閥在全關時能及時有效地排除滲漏油。1號機組球閥運行至今再未出現(xiàn)過工作密封自動退出現(xiàn)象，其他3臺球閥液壓系統(tǒng)也進行了同樣的改進。

圖2 改進后的液壓系統(tǒng)圖（局部）Fig. 2 Improvement of hydraulic system diagram（local）

4 結束語

對1號機球閥工作密封自動退出的原因分析及成功改進，為同類型液壓控制閥控制的系統(tǒng)提供了借鑒及經驗。球閥液壓系統(tǒng)改進后，完全達到預期目的，在機組長時間處于停機穩(wěn)態(tài)及球閥全關時，工作密封不發(fā)生自動退出現(xiàn)象，減少高壓漏水對導葉的磨損，以及避免機組蠕動，保證球閥及機組安全運行。

[1] 董曉亮，趙鋒.桐柏抽水蓄能電站1號機組球閥檢修密封投入不成功原因分析及處理[J].水電站機電技術，2012，35（4）：100-102.DONG Xiaoliang，ZHAO Feng. Cause Analysis and Treatment of Spherical Valve Seal Closed Fail of Unit 1 in Tongbai Pumpedstorge Power Station[J].Mechanical&Electrical Technique of Hydropower Station，2012，35（4）：100-102.

[2] 楊聚偉，徐國華，張成華，李想.白蓮河抽水蓄能電站球閥密封損壞原因分析與處理[J].水力發(fā)電，2012，38（7）：77-79.YANG Juwei，XU Guohua，ZHANG Chenghua，LI Xiang.Cause Analysis and Treatment of Spherical Valve Seal Damage in Bailianhe Pumped-storge Power Station[J].Water Power，2012，38（7）：77-79.

[3] 高冠群，凌海濤，劉哲，葉飛.抽水蓄能機組球閥工作密封異常退出原因分析及對策[J].河北電力技術，2011，30：41-43.GAO Guanqun，LING Haitao，LIU Zhe，YE Fei.Analysis and Treatment of Spherical Valve Primary Seal Abnormal Open in Pumped-storge Unit[J]. Hebei Electric Power，2011，30：41-43.

Fault Analysis and Improvement of Inlet Spherical Valve Primary Seal Automatically Open

QUAN Qiang1，LUAN Fengkui2，YU Rui1
（1.Fujian Xianyou Pumped Stroge Corporation Limited，Xianyou

351267，China；2.Development of State Grid Gorporation of China，Beijing 100031，China）

Inlet spherical valve hydraulic control system of the Xianyou pumped-storage power station is produced by the Yangtze River Control Research Institute，primary seal of intake spherical valve has happened automatically open in operating. After analysis and improvement，cancel the lock control valve group of hydraulic control system，the service seal automatically open failure no longer occur.

pump storage unit；intake spherical valve；service seal；hydraulic control system

TV735

A

570.30

10.3969/j.issn.2096-093X.2017.02.022

2016-04-05

2016-07-12

權 強（1989—），男，工程師，主要研究方向：抽水蓄能電站機電專業(yè)管理。E-mail：273350393@qq.com

余 睿（1987—），男，工程師，主要研究方向：抽水蓄能電站機電專業(yè)管理。E-mail：393689261@qq.com