瑪依河二級(jí)電站1、2號(hào)水輪機(jī)進(jìn)水球閥密封油路進(jìn)水問題分析

孟憲影，陳義貴

（1.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司技能培訓(xùn)中心，成都610071；2.瑪依河電站托管技術(shù)維護(hù)公司，四川 甘孜627850）

0 引言

瑪依河二級(jí)水電站位于四川省鄉(xiāng)城縣境內(nèi)，額定水頭為280 m，裝設(shè)有兩臺(tái)額定功率為9 MW的立式?jīng)_擊式機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組設(shè)有四組噴針和折向器。每臺(tái)機(jī)組的進(jìn)水口處設(shè)有液壓操作的球閥，作為機(jī)組過速的后備保護(hù)，方便機(jī)組的開停機(jī)操作[1，2]。球閥的下游側(cè)設(shè)有下止水，也叫工作密封，用于停機(jī)時(shí)減少球閥漏水量；球閥的上游側(cè)設(shè)有上止水，也叫檢修密封，用于檢修機(jī)組和檢修工作密封。兩臺(tái)進(jìn)水球閥的密封均采用液壓油進(jìn)行操控。

1 進(jìn)水球閥現(xiàn)狀及存在問題

瑪依河二級(jí)電站1、2號(hào)兩臺(tái)機(jī)組的進(jìn)水球閥一直存在密封操控油路進(jìn)水的問題，故障原因一直無法找到，故障也無法排除，致使球閥的操控極為不便。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員為避免密封油路中再有水漏入，在球閥開啟后即將其球閥油壓裝置的油壓卸掉，油全部排出，使球閥一直處于開啟狀態(tài)，無法快速關(guān)閉，使兩臺(tái)機(jī)組一直處于無機(jī)組過速后備保護(hù)的狀態(tài)運(yùn)行，具有極大的安全隱患。本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，分析了其密封油路進(jìn)水的主要原因、危害、處理措施及建議。

2 球閥密封油路進(jìn)水原因分析

2.1 密封操作能源問題

該進(jìn)水球閥的檢修密封和工作密封均采用移動(dòng)差壓式金屬硬密封結(jié)構(gòu)，其密封投退的操作能源為液壓油，該種操作能源的缺點(diǎn)是移動(dòng)密封圈由于口徑大、活塞加工難度大，長(zhǎng)期運(yùn)行后活塞處易發(fā)生泄露[3]，引起密封操作油路進(jìn)水；且止漏環(huán)完全依靠油壓壓緊封水，兩液壓腔之間、液壓腔 與鋼管壓力水之間均只有兩道橡皮條密封，在運(yùn)行過程中鋼管壓力水會(huì)經(jīng)過油封滲漏至止漏環(huán)回油腔，沿回油管排至球閥漏油箱，成為球閥密封油路進(jìn)水的主要原因。

2.2 旁通閥設(shè)置不合理

目前瑪依河二級(jí)電站1、2號(hào)水輪機(jī)進(jìn)水球閥及旁通閥位置簡(jiǎn)圖如圖1所示：機(jī)組進(jìn)水球閥關(guān)閉后，當(dāng)旁通閥關(guān)閉后（閥3手動(dòng)閥常開，用電動(dòng)閥4進(jìn)行自動(dòng)投退旁通閥），若只投下止水2（工作密封），上游的水會(huì)經(jīng)過閥體6與活葉5之間的縫隙7進(jìn)入活葉5中心（活葉為中空），又經(jīng)旁通管B和C越過下止水2進(jìn)入下游側(cè)，使下止水失效，達(dá)不到密封效果。

因此為達(dá)到密封止水效果，在停機(jī)后，將上、下止水同時(shí)投入，開機(jī)前又將它們都退出（其PLC球閥自動(dòng)控制流程也是如此操作），不符合運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，造成上止水（檢修密封）頻繁操作，易使檢修密封受損。

球閥密封操作運(yùn)行規(guī)程[4]如下：正常運(yùn)行時(shí)，球閥上游側(cè)檢修密封不投入，機(jī)械鎖錠裝置退出，只有在機(jī)組檢修，給檢修人員構(gòu)成必要的檢修條件時(shí)才投入，且機(jī)械鎖錠必須投入；下游側(cè)工作密封在球閥正常關(guān)閉后投入，球閥開啟前必須退出。

由上面分析可知，設(shè)備自身原因?yàn)榍蜷y密封油路進(jìn)水的主要原因。

圖1 球閥及旁通閥位置簡(jiǎn)圖

3 危害分析

3.1 機(jī)組無過速后備保護(hù)運(yùn)行，易導(dǎo)致事故擴(kuò)大

機(jī)組開機(jī)后的整個(gè)運(yùn)行過程中，球閥油壓裝置的油壓全部卸掉，一旦因甩負(fù)荷等事故造成機(jī)組過速或調(diào)速器失靈時(shí)，因球閥不能立即關(guān)閉，將使機(jī)組轉(zhuǎn)速持續(xù)上升，其轉(zhuǎn)動(dòng)部件的離心力急劇增加，其振動(dòng)與擺度加大，可能引起轉(zhuǎn)動(dòng)部分與靜止部分的碰撞而使部件遭受破壞，如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子的碰撞，轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)輪室的碰撞等；此外，也會(huì)使各部軸承損壞，基礎(chǔ)螺栓松動(dòng)，蝸殼及尾水管產(chǎn)生裂紋等，嚴(yán)重的甚至?xí)斐稍O(shè)備的破壞和人員傷亡。球閥不能關(guān)閉，勢(shì)必導(dǎo)致事故擴(kuò)大，造成無法挽回的經(jīng)濟(jì)損失，是非常大的安全隱患[5]。

3.2 易導(dǎo)致噴針和折向器關(guān)閉不嚴(yán)及漏水

二級(jí)站水頭高達(dá)280余米，水壓高達(dá)2.8 MPa左右，進(jìn)水球閥在停機(jī)后不能關(guān)閉，其壓力將長(zhǎng)期作用于噴針和折向器，易導(dǎo)致噴針和折向器關(guān)閉不嚴(yán)及漏水。

3.3 加快設(shè)備的內(nèi)部銹蝕

活塞處發(fā)生泄露引起的油水混合，對(duì)球閥接力器 、油泵 、液壓閥等的運(yùn)行不利 ，會(huì)加快設(shè)備的內(nèi)部銹蝕，也會(huì)對(duì)外部水資源環(huán)境產(chǎn)生污染。

4 處理方法及建議

4.1 調(diào)整旁通管及旁通閥位置

為解決僅投入下止水密封失效問題，建議將球閥的旁通閥位置進(jìn)行調(diào)整，如圖2所示。

圖2 旁通閥位置調(diào)整后簡(jiǎn)圖

此時(shí)，如正常運(yùn)行時(shí)，手動(dòng)閥3一直處于開啟狀態(tài)，球閥關(guān)閉前自動(dòng)開啟電動(dòng)閥4進(jìn)行平壓，球閥全關(guān)后，自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)閥4，再投入下止水2，因旁通管B與C不再相通，活葉5及縫隙7中的水不會(huì)流入下游，僅下止水2投入即達(dá)到了密封效果。如此調(diào)整后，對(duì)開閥前下止水退出亦無影響，對(duì)上止水的投退亦無影響。

4.2 其他處置建議

（1）建議與球閥生產(chǎn)廠家專家一道，組建技術(shù)專家小組，針對(duì)球閥油路進(jìn)水情況進(jìn)行進(jìn)一步分析研究及排查，盡早進(jìn)行處理或更換，避免同類事情再次發(fā)生。

（2）因油壓密封長(zhǎng)期運(yùn)行容易造成油路進(jìn)水，建議更換為水壓密封。

（3）制訂出水輪機(jī)進(jìn)水球閥開、關(guān)（包括密封的投退）操作的標(biāo)準(zhǔn)化操作流程或規(guī)定，并要求運(yùn)行人員嚴(yán)格按規(guī)程規(guī)定操作。

（4）進(jìn)一步加強(qiáng)培訓(xùn)和管理，提高員工的技術(shù)水平、安全生產(chǎn)及風(fēng)險(xiǎn)防控意識(shí)。

5 結(jié)論

對(duì)瑪依河兩臺(tái)機(jī)組進(jìn)水球閥密封油路進(jìn)水原因、危害的分析、處理措施及建議的提出，為同類型球閥密封進(jìn)水問題的分析解決提供了借鑒及參考。球閥油路進(jìn)水問題必須盡快解決，使球閥真正起到過速后備保護(hù)作用，提高機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。