某大型電廠#3引水隧洞放空閥操作機構損壞原因分析及處理

王繼承 賈 康 王利君 李 偉 周定方

(雅礱江流域水電開發有限公司，四川 成都 610051)

1 概述

某大型電廠引水系統采用“4洞8機”布置方式，引水隧洞長約17km。在此長度的引水隧洞長期運行使用過程中，需定期對引水隧洞進行檢查處理，防止隧洞內部混凝土出現破損、積沙坑淤積或其他問題的出現從而導致整個引水系統發生大面積、不可彌補的缺陷，更進一步導致整個電廠多臺機組無水可發電的嚴重事故。

2020年2月12日始，#3引水隧洞進入檢修狀態，此狀態下需要保證#3引水隧洞進水口事故閘門及充水閥落至全關；#5、#6機上游調壓室事故閘門預留適當開度(約1m)；#3引水隧洞2臺放空閥全開；#3引水隧洞施工支洞進人門全開。在#3引水隧洞進行檢修過程中必須嚴格保證上述措施被執行且不被更改。

2 問題描述及處理過程

2020年4月14日，專業人員在進行#3引水隧洞進人門封門、#3引水隧洞2臺放空閥關閉工作的過程中，發現#3引水隧洞放空閥3273-2從全開至全關狀態下關閉約30%開度后，已無法通過控制把手再操作球閥進行開啟或關閉。

對#3引水隧洞放空閥操作機構進行逐步分解檢查情況如下：

(1)拆開1級蝸桿傳動機構外側蓋板檢查蝸桿與齒輪連接正常，傳動功能靈活正常。(2)拆開2級蝸桿傳動機構頂部開度指示蓋板，發現2級傳動機構中的蝸桿左側的圓錐滾子軸承破損，已脫離軸承與蝸桿之間的固定連接軸套，導致2級傳動機構蝸桿在球閥關閉操作時會向左側運動偏移后1級傳動齒輪與2級蝸桿傳動鍵失效，故球閥在操作過程中只能向球閥開啟的方向操作，不能向球閥關閉的方向操作。(3)臨時使用長50mm，Φ48mm圓鋼安裝在2級傳動機構蝸桿的左側蓋板內，對2級傳動機構蝸桿進行強制機械限位，保證2級傳動機構蝸桿不會由于手輪向關閉方向的操作時2級傳動機構蝸桿偏離固定位置，臨時將球閥進行關閉。(4)經現場操作，已將3273-2、3273-1球閥關閉至全關(先關閉3273-2閥，再關閉3273-1閥，開啟順序相反)，檢查排水總管已無明顯漏水現象，漏水量與#3引水隧洞檢修前一致。

3 原因分析

3.1 操作不當導致球閥損壞

此球閥已安裝使用約10年，引水隧洞檢修過程中均需操作此球閥，需要約2～3名成年人共同進行球閥手輪的旋轉，尤其是在球閥的關閉過程中，操作人員經常不顧球閥全開、關機械限位的限位要求，強行操作球閥開啟或關閉。在閥瓣與閥座接觸后力矩增大的作用下依然強行操作手輪。此次球閥操作機構分解檢查過程中發現2級蝸輪蝸桿傳動機構的渦輪關閉側已有與球閥全關機械限位硬性接觸的金屬凹痕，全關機械限位已扭曲變形。

3.2 操作機構內配件質量缺陷

此球閥操作機構內部主要包含2級蝸輪蝸桿傳動機構，主要作用是進行力的放大，通過操作手輪旋轉從而順利的控制閥瓣的運動。

由于無此球閥的產品要素手冊等文件，無法查閱齒輪的模數、分度圓等數據，無法根據表1的計算得出2級傳動機構中蝸桿的軸向大致受力，根據現場試驗可以得出2級渦輪蝸桿在轉動過程中確切存在一定的軸向分力，球閥開啟過程中水平向左，球閥關閉過程中水平向右(觀察方式為面向水流方向)。

表1 引水隧洞排水閥蝸輪蝸桿傳動機構相關力矩計算

進行球閥操作機構分解檢查中發現2級蝸桿向球閥關閉方向運動的主要受力部件—圓錐滾子軸承移位及破損。且檢查過程中不對球閥2級蝸桿的關閉方向進行機械限位時，2級蝸桿必然會在手輪向關閉方向旋轉過程中移位至最大的位移位置，從而導致2級蝸桿與1級渦輪脫離。因此，不排除安裝在2級蝸桿傳動機構上的圓錐滾子軸承質量存在一定的安裝質量問題。

4 處理情況

聯系球閥廠家針對球閥操作機構、閥體內密封件等易損件進行備品采購，根據實際使用裝配數量進行定額儲備；增加此球閥的定期維護項目(不更改球閥狀態)，主要從傳動機構內部完整度檢查、球閥本體防腐處理等增加球閥使用耐久度；根據現場環境及運行工況等綜合因素選用操作機構為液壓泵站作為操作動力源，球閥殼體為不銹鋼材質，球閥內部密封為合金密封的球閥。

5 結語

某大型電廠引水隧洞放空閥操作異常的主要原因為人員在操作過程中操作方式不當，為保證現場使用情況，不惜在全開、關機械限位限制的情況下超出限位進行使用，造成操作機構內2級蝸輪蝸桿中渦輪滾動軸承損壞。因此在使用中需嚴格按照球閥操作機構限位進行使用，避免造成球閥損壞。