SFD-125事故配壓分段關閉閥組竄油原因分析及處理

林成傳，慕仲錕，陳建春

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州350000）

1 引言

津巴布韋卡里巴南岸擴機工程，位于贊比亞和津巴布韋兩國交界處——贊比西河上的卡里巴水庫南岸津巴布韋境內，在原安裝6×12.5萬kW混流式機組基礎上，擴機2×15萬kW混流式機組，調速器油壓系統由2臺螺桿泵及各種功能電磁閥組集成，安裝在集油箱上面，工作壓力6.4MPa，互為主備用，在調速系統管路中安裝有SFD-125事故配壓分段關閉裝置閥組，本閥組將事故配壓閥和分段關閉閥組集成于一體，用于水輪發電機組的調速系統中，防止機組過速和水錘，為水輪發電機組的正常運行提供安全可靠的保護。

2 第1次故障原因分析及處理

首臺機組在2017年12月進入調試，在調試過程中，發現2臺油泵啟動越來越頻繁，油溫從23.4℃逐步上升到51℃。

原因分析排查：

1）首先排除接力器內部開關腔是否竄油。把2個接力器開關腔的4個進油檢修閥門全部關閉，發現壓油罐油壓還是下降很快，油泵啟動頻繁，排除接力器內部竄油。

2）排油檢查回油箱內部管路的連接密封情況，發現無滲漏。

3）對調速器、組合閥組、事故配壓分段關閉閥組檢查，發現聯接分段關閉閥組的回油腔5的回油管發熱。說明由此分段關閉閥組竄通回流到回油箱，如圖1所示。拆開分段關閉閥組檢查，發現密封圈3已損壞，密封圈在槽內打麻花而扭損。現場測量檢查發現分段閥活塞密封槽與使用的O型密封圈不匹配，密封槽太寬。

圖1 SFD-125事故配壓分段關閉閥組

因現場處理條件限制，為了不影響調試，保證發電目標實現，項目部采取以下處理措施：

1）更換相應的備品密封圈3。

2）與監理工程、設計代表協商討論，修改停機流程。原設計停機流程，機組停機時兩段關閉都投入，修改為只有在事故情況下，兩段關閉投入，正常停機兩段關閉不投入，減少兩段關閉活塞動作次數。

經處理后，設備正常使用，機組于2017年12月24日投產發電。

3 第 2 次故障發生經過

在2019年11月20日，業主發現機組調速器回油箱噴油，請求中水電現場檢查，查詢事件發生前后監控運行日記，7號機組在11月18日22：20左右停機，停機過程一切正常。查監控日記在19日10：40左右報調速器回油箱油溫高報警，并且調速器控制柜報PLC綜合故障報警（注：PLC綜合故障定義指壓油罐油位高、油位低、油壓高、油壓低、回油箱油位高、油位低、回油箱油溫高及油混水等信號時，均報綜合故障）。

值班操作人員到現場查看，2臺油泵均在自動運行狀態，發現油泵啟動后，約幾秒鐘油泵就停止工作，并且是輪換運行輪換停止，運行人員切除了油泵。由于分段關閉閥組竄油，壓油罐中的壓力油經過調速器油管路系統、兩段關閉閥組回油腔5經回油管竄流到回油箱，由于油泵切除到停止狀態，壓油罐中油位一直下降，導致壓油罐中的壓縮氣體竄入調速系統，經兩段關閉閥組回油腔5到回油管，高壓氣體沖入回油箱，使回油箱中的油噴起來。

4 原因分析

根據兩段關閉閥組密封圈損壞引起竄油現象，項目部高度重視，邀請廠家技術人員到現場進行分析討論，采取相應的措施，做了各種可能導致密封圈損壞的試驗，最后發現是閥體和活塞配合的斜面1尺寸偏大，導致活塞2投入時密封圈3跟隨活塞會移動到閥體配合孔退刀槽4附近，當活塞2往復運動時，密封圈3和退刀槽4邊沿往復摩擦導致密封圈3損壞，這就是密封圈3損壞的根本原因。

5 處理及優化改進

（1）為消除密封圈損壞隱患，采用了加長活塞2小端10mm的方案，讓活塞2投入時密封圈3遠離退刀槽4邊緣，從而避免密封圈3損壞，徹底解決密封圈3損壞的原因。

（2）改變活塞密封圈的結構形式：由“O”型丁腈橡膠密封圈改成兩件式密封圈，外圈由尼龍制成，內圈由丁腈橡膠制成，經優化后密封結構提高了耐磨性，并能夠承受更高的壓力等級。

（3）根據現場檢修更換密封圈3安裝經驗，發現活塞2回裝經過回油腔5時，密封圈容易被切掉損傷，因此建議廠家加工時擴大回油腔5的直徑（增加2mm），便于檢修時安裝。

經過對分段關閥優化改造，在廠內進行了幾十次動作、保壓試驗，結論動作和保壓效果良好。

6 結束語

（1）產品出廠時缺少檢驗，沒有校核活塞尺寸，且密封槽加工尺寸與擬采用密封圈不匹配。設計部門對零部件設計時要考慮現場檢修時工藝要求，防止活塞回裝時損壞密封條。

（2）對回油箱噴油事件分析，雖然表現看是噴油，但是造成原因是多方面的，運行現場應急處置不當也是一個重要原因，如果切除油泵自動運行時，關閉壓力油罐主供油管和控制油管閥門，就不會造成氣體竄入回油箱。

（3）分段關閉閥組2次竄油故障處理結果，發現第1次處理沒有找到密封圈損壞根本原因，所以機組運行一段時間后，故障重復出現?，F場發生的各種故障現象要綜合考慮，只要分析出故障關鍵原因，這樣處理起來就會做到有的放矢，事半功倍。

（4）對于故障設備要及時維修處理，否則將造成事故進一步惡化，本次兩段關閉竄油“帶病”運行，造成油溫升高變質、調速器油泵不正常運行，以及空氣竄入回油箱，造成噴油等事故。

（5）針對本次回油箱噴油事件現場運行人員的應急處置，發現運行人員對設備運行原理還不夠熟悉，我們在輸出中國裝備時，也要有責任把中國先進技術傳授給當地雇主，加強對運行人員運行、維護培訓，進一步提高運行維護人員對產品工作原理的認識，為電站安全運行提供保障。