水電站進水球閥檢修密封鎖定裝置改造

李 剛

（四川蜀道清潔能源集團，四川 成都 610041）

0 前言

水電站大型進水球閥檢修密封鎖定裝置的作用，是在球閥上游保持水壓的條件下，在球閥關閉投入檢修密封后，手動投入檢修密封鎖定裝置，以確保檢修密封不被誤操作退出或在密封控制裝置失壓情況下不退出、不漏水，從而保證工作人員和廠房、設備的安全。一般情況下，在需要打開水輪機機殼進人門或配水管進人門檢修檢查時、在水輪機檢修檢查、發電機檢修或進入內部檢查時、在球閥油壓裝置或控制柜檢修等情況下，需要投入球閥檢修密封鎖定裝置。

球閥檢修密封鎖定裝置一般是采用手動鎖定螺桿鎖定，是保證球閥下游側檢修檢查、機組檢修檢查工作時的最終安全措施，是裝備進水球閥的水電站防止球閥檢修密封非正常開啟造成進水事故的最后一道安全防線。

筆者長期在水電站從事設備檢修維護管理工作，處置過不同水電站進水球閥密封故障問題，根據多年的實踐工作經驗，結合不同水電站球閥檢修密封鎖定裝置使用情況，提出對已投產水電站進水球閥檢修密封內螺紋結構鎖定裝置改造為外置可拆卸鎖定裝置的方法，經過實踐檢驗，能高效、方便、節約的改造處理水電站球閥檢修密封鎖定裝置問題。

1 鎖定裝置失效原因分析

在很多水電站采用的大型進水球閥上，檢修密封鎖定裝置一般采用內螺紋結構，如圖1 所示，這種結構的鎖定桿既要受力也要起到定位作用，并且鎖定桿上還裝需配密封，這就造成密封面處孔軸間隙配合不能過大，否則密封件無法起到密封作用。

圖1 常用的水電站檢修密封鎖定裝置

在實踐操作中發現，大多數采用這種結構的檢修密封鎖定裝置在球閥安裝后投入檢修密封鎖定桿時發現個別鎖定桿已無法投退失效了，筆者遇到的四川馬邊某水電站在隧洞充水完成準備試運行時，操作退出2 號球閥檢修密封鎖定桿發現咬死無法動作，在工人加力操作鎖定桿過程中發生鎖定桿被油壓沖出事故；四川康定某水電站在安裝單位試運行完成交接停機檢查時準備投入鎖定桿，卻發現2 臺球閥共8 根鎖定桿有4 根卡死無法投退，剩下的4根也卡塞嚴重動作困難。

結合多個水電站進水球閥檢修密封鎖定裝置采用內螺紋結構出現的問題進行分析，發現鎖定卡死失效的原因有：

（1）鎖定桿頭部由于配合間隙小，如裝配時出現晃動或有雜物進入，在鎖定桿擰進過程中頭部與孔摩擦拉傷逐步擴大至卡死失效。

（2）在長期使用過程中，鎖定裝置各間隙沉積泥沙雜物乃至生銹后逐步造成卡塞。

（3）由于球閥鎖定裝置內螺紋布置于如圖1 常用的水電站檢修密封鎖定裝置所示的球閥前法蘭上，球閥前法蘭都是大直徑、薄厚度結構，在球閥安裝就位與壓力鋼管法蘭螺栓聯接把合打緊后，球閥前法蘭發生變形影響到鎖定裝置內螺紋，直接造成鎖定桿裝配時螺紋研磨拉傷后卡死失效損壞，這個原因是在實踐過程中發現的。

2 鎖定裝置的設計分析

2.1 鎖定裝置的設計

根據在實踐過程中總結的球閥檢修密封內螺紋鎖定裝置容易卡死失效的原因，考察其他水電站球閥檢修密封鎖定裝置的使用情況，設計出球閥檢修密封外置可拆卸鎖定裝置，如圖2 所示。

圖2 球閥檢修密封外置可拆卸鎖定裝置設計示意圖

球閥檢修密封外置可拆卸鎖定裝置示意圖說明：

（1）鎖定壓板外置，通過2 個M 22 高強螺釘與壓力鋼管法蘭扣接，開孔可根據實際情況在現場打磨調整配合。

（2）鎖定壓板倒大圓角是為了不影響壓力鋼管法蘭螺栓的安裝。

（3）導向銅套的作用是密封和定位。

（4）定位套管的作用是壓緊Y 型密封的同時對鎖定桿起到保護和導向的作用，后期根據安裝情況可加調整墊。

（5）Y 型密封和格萊圈的作用是防止壓力泄漏。

2.2 鎖定裝置的優勢分析

（1）采用了鎖定桿螺孔在鎖定壓板上的外置結構，鎖定板、鎖定桿、密封件等均可在球閥檢修密封投入腔不帶壓時輕易拆卸更換，這樣就可以在壓力鋼管不排水情況下更換損壞的零部件。

（2）采用鎖定板螺紋結構后，避免了球閥前法蘭裝配時螺紋受力變形造成的螺紋咬死。

（3）導向銅套的使用，配合鎖定板在外的可調節，確保了鎖定桿定位準確，有效避免了裝配過程中鎖定桿受損造成密封失效和鎖定桿咬死。

（4）鎖定桿頭部采用縮小設計，盡量避免在操作過程中的晃動摩擦。

（5）Y 型密封便于更換，可有效避免壓力泄漏。

（6）不需要對整個球閥返廠加工，只需將球閥前法蘭返廠，節約了檢修費用，返廠加工量少，縮短了返廠加工時間。

2.3 球閥檢修的注意事項

（1）壓力鋼管法蘭上配鉆M 22 螺孔，受壓力鋼管外側空間位置影響無法擺放鉆孔設備，只能在球閥檢修吊出后從壓力鋼管法蘭正面鉆孔，這就必須提前聯系加工廠家在球閥大修拆卸前對檢修密封鎖定裝置安裝位置在球閥前法蘭上進行準確劃線定位，這樣能避免球閥回裝時反復吊裝，節約檢修工期。

（2）一般情況下球閥前法蘭與壓力鋼管法蘭上的鎖定裝置留孔可能會有部分錯位，在拆卸球閥前一定要測量好位置，在吊開球閥后根據安裝位置對其進行人工修磨，盡量減少安裝不同心的影響。

（3）鎖定桿、定位套管應為不銹鋼制作。

（4）球閥前法蘭返廠應做好保護措施，避免碰撞變形。

（5）球閥檢修密封鎖定裝置在安裝好后進行投入、退出實驗時應記錄好鎖定桿外露長度數據，在正常運行操作時按記錄的數據進行復核，確保操作正確。

（6）在操作球閥檢修密封鎖定裝置時，除按記錄的鎖定螺桿外露長度數據進行操作外，還應注意操作力度，避免造成損傷。

（7）球閥檢修密封鎖定裝置外露的鎖定螺桿，在使用中要注意防止積污，操作前應先將螺紋清理干凈。

3 應用案例

3.1 華山溝水電站情況簡介

四川康定華山溝水電站，是巴郎溝流域上開發的“一庫2 級電站”的上級電站，裝機容量為72 MW（2×36 MW），水庫庫容1 496 萬m3，正常蓄水位為2 700.0 m，死水位2 658 m。壩址多年平均流量7.81 m3/s，發電引用流量為19.48 m3/s。華山溝水電站進水球閥采用型號QF600-WY-130，設計水頭500 m，升壓水頭600 m，允許過流量12 m3/s，接力器2 只，閥體斜分半結構的球閥，上游側設檢修密封,下游側設工作密封,均采用金屬接觸密封。檢修密封采用手動操作,工作密封采用自動操作，2 種密封均采用活塞式結構。

3.2 華山溝水電站鎖定裝置改造原因和改造情況

華山溝水電站球閥檢修密封鎖定裝置采用內螺紋結構，單臺球閥對稱布置共4 根鎖定桿，自投運后就發現2 臺球閥有4 根鎖定桿失效卡死無法動作，剩下4 根也投退困難。2017 年對球閥大修時采用加大螺紋牙距，增大鎖定桿密封處孔軸配合間隙的方法維修，處理后的鎖定桿在球閥回裝吊入前試驗操作正常，投退靈活，但球閥吊入就位打緊法蘭聯接螺栓后安裝鎖定桿上去，當即發現有鎖定桿擰進后無法退出，連續2 臺球閥均是如此，經現場安裝人員和廠家技術人員分析原因為球閥聯接螺栓打緊后處于中間的球閥前法蘭發生變形，引發前法蘭上的鎖定裝置內螺紋變形，從而造成鎖定桿安裝時發生螺紋卡死失效。

3.3 華山溝水電站鎖定裝置改造情況

根據華山溝水電站球閥檢修密封鎖定裝置發生的情況進行分析整理，并參考其它水電站球閥檢修密封鎖定裝置使用效果，設計了華山溝水電站球閥檢修密封外置可拆卸鎖定裝置。

2022 年初在華山溝水電站球閥大修過程中，提前安排聯系返廠維修廠家四川德陽東科水電設備有限公司到廠對華山溝水電站球閥檢修密封鎖定裝置進行測量劃線定位，并出具改造加工圖紙，2022 年4月華山溝水電站球閥大修完成，檢修密封鎖定裝置同步改造完工，鎖定裝置投退試驗正常后投入運行，安裝后的情況如圖3、圖4 所示。

圖3 華山溝水電站球閥檢修密封外置可拆卸鎖定裝置側面照片

圖4 華山溝水電站球閥檢修密封外置可拆卸鎖定裝置正面照片

目前華山溝水電站球閥檢修密封鎖定裝置已投退多次，使用正常，證明球閥檢修密封內螺紋鎖定裝置改造為外置可拆卸鎖定裝置是完全可行的。

4 結語

水電站球閥檢修密封鎖定裝置在很多水電站采用的是內螺紋結構，在實際運用中經常發生鎖定桿卡死失效，鎖定桿卡死后維修必須將引水隧洞排空才行，這樣造成的發電損失很大，而球閥檢修密封外置可拆卸鎖定裝置能有效的避免這些問題，方便檢修更換，易于對現有設備進行改造，節約檢修費用，延長球閥檢修周期，是對現有設備更新改造的有效手段。