陳世程　方戊強(qiáng)

摘要：本文詳細(xì)論述了紫坪鋪水力發(fā)電廠當(dāng)前所使用大軸補(bǔ)氣閥的形式，在運(yùn)行過(guò)程中暴露的各種缺陷，以及大軸中心補(bǔ)氣閥技改的必要性和重要意義。

關(guān)鍵詞：補(bǔ)氣閥；振動(dòng)；渦帶

概述

紫坪鋪水力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)模為760MW，單機(jī)容量190MW，水頭變幅為68.4m～132.76m，在系統(tǒng)中的主要作用是調(diào)峰、調(diào)頻、承擔(dān)事故備用。機(jī)組大軸中心補(bǔ)氣閥采用東方電機(jī)廠的Φ430平板橡膠密封補(bǔ)氣閥。當(dāng)機(jī)組在非最優(yōu)工況區(qū)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)輪下方形成旋轉(zhuǎn)渦帶，尾水管內(nèi)的水流脈動(dòng)加劇，真空度增加，導(dǎo)致機(jī)組的振擺增加。此時(shí)補(bǔ)氣閥在大氣壓的作用下，克服閥體彈簧力開(kāi)啟，給轉(zhuǎn)輪室下方的真空區(qū)進(jìn)行補(bǔ)氣，防止尾水管渦帶產(chǎn)生及劇烈變化。補(bǔ)氣閥下方設(shè)有浮筒，當(dāng)緊急停機(jī)或其他情況導(dǎo)致有反水現(xiàn)象時(shí)，浮力將浮筒升起后與補(bǔ)氣閥閥盤緊閉，防止轉(zhuǎn)輪室的水通過(guò)大軸中心孔流出，發(fā)生事故。

1.補(bǔ)氣閥改造的必要性

電廠原裝補(bǔ)氣閥為平板橡膠密封，當(dāng)閥軸軸套磨損，彈簧軸發(fā)生偏移時(shí)，密封面中心發(fā)生位移，出現(xiàn)動(dòng)作后不能可靠復(fù)位；同時(shí)由于補(bǔ)氣閥是隨大軸一起運(yùn)行，而當(dāng)補(bǔ)氣閥動(dòng)作復(fù)歸期間，因?yàn)殚y軸與大軸運(yùn)行的不同步，造成密封面以及補(bǔ)氣閥閥盤間旋轉(zhuǎn)摩擦，磨損特別嚴(yán)重，同時(shí)，在補(bǔ)氣閥動(dòng)作復(fù)歸的過(guò)程中，活塞盤與閥盤猛烈撞擊，也加劇了補(bǔ)氣閥零部件的損壞。紫坪鋪電廠運(yùn)行水頭變幅達(dá)到了64.36米，運(yùn)行工況惡劣，且運(yùn)行已近10年，該補(bǔ)氣閥也暴露出諸多問(wèn)題：工作時(shí)嘯叫聲大、閥軸磨損嚴(yán)重、軸套磨損脫落、閥盤橡膠密封環(huán)磨損脫落、閥軸彈簧壓蓋的鎖緊螺母脫落等。因?yàn)橐陨显?，?duì)補(bǔ)氣閥的檢查、零部件的更換已經(jīng)成了檢修例行工作，增加了維護(hù)工作量，對(duì)機(jī)組過(guò)流部件汽蝕起不到好的預(yù)防效果，有必要對(duì)其進(jìn)行改造。

歷年發(fā)生的較嚴(yán)重補(bǔ)氣閥缺陷如下：

1.1 2007年4月3日，在4#機(jī)組大修過(guò)程中，將閥罩拆除檢查，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)氣閥中彈簧壓蓋、鎖緊螺母均脫落，補(bǔ)氣閥處于常開(kāi)狀態(tài)；

1.2 2007年6月27日，2#機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，補(bǔ)氣聲音異常，檢修發(fā)現(xiàn)補(bǔ)氣閥因閥體彈簧壓蓋、鎖緊螺母等脫落而處于全開(kāi)狀態(tài)；

1.3 2007年8月11日，3#機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，補(bǔ)氣聲音異常，檢查發(fā)現(xiàn)補(bǔ)氣閥的薄螺母脫落、閥軸磨損嚴(yán)重，軸套已磨壞，補(bǔ)氣閥整體損壞較為嚴(yán)重；

1.4 2011年2月，1#機(jī)組檢修中發(fā)現(xiàn)補(bǔ)氣閥彈簧斷裂；2#機(jī)組檢修中發(fā)現(xiàn)補(bǔ)氣閥的軸套和閥軸磨損嚴(yán)重。

2.改造方案

當(dāng)前在水電機(jī)組應(yīng)用較為廣泛的補(bǔ)氣閥有，平板橡膠密封補(bǔ)氣閥、浮球式補(bǔ)氣閥、油緩沖補(bǔ)氣閥、氣緩沖補(bǔ)氣閥等。其中：

2.1浮球式補(bǔ)氣閥。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。缺點(diǎn)：無(wú)緩沖裝置，抗水錘能力差，閥口密封效果不好，浮球在彈簧力的作用下長(zhǎng)時(shí)間劇烈撞擊破壞閥口密封，甚至閥軸斷裂、浮球變形、彈簧損壞，更不能進(jìn)行合力補(bǔ)氣起到預(yù)期的破壞汽蝕、減少裂紋的作用。

2.2油緩沖補(bǔ)氣閥.

優(yōu)點(diǎn)：具備一定的緩沖功能，可解決補(bǔ)氣閥關(guān)閉時(shí)的部分振動(dòng)和噪音問(wèn)題。缺點(diǎn)：會(huì)有同軸度較差、補(bǔ)氣阻力大、非優(yōu)工況有金屬異響等問(wèn)題。同時(shí)可能發(fā)生緩沖油泄漏造成機(jī)組運(yùn)行環(huán)境污染，增加維護(hù)工作量。

2.3氣緩沖補(bǔ)氣閥。

以XBF系列空氣壓縮緩沖補(bǔ)氣閥為例。

優(yōu)點(diǎn)：該補(bǔ)氣閥采用快補(bǔ)、速回，到位緩慢關(guān)閉的國(guó)家專利技術(shù)，以空氣作為緩沖介質(zhì)，在緩沖活塞上裝有緩沖逆止閥，當(dāng)真空度達(dá)到補(bǔ)氣閥設(shè)定值時(shí)補(bǔ)氣閥打開(kāi)，補(bǔ)氣過(guò)程中緩沖逆止閥也打開(kāi)，消除補(bǔ)氣阻力，達(dá)到快速補(bǔ)氣的目的。補(bǔ)氣閥關(guān)閉發(fā)彈時(shí)，緩沖逆止閥關(guān)閉，被密封的空氣起到緩沖作用后迅速釋放，閥體在彈簧力的作用下關(guān)閉，達(dá)到快補(bǔ)、速回，到位緩慢關(guān)閉的技術(shù)要求。另外閥體采用自潤(rùn)滑防泥沙密封軸套，閥口密封效果較好。通可有效破壞氣蝕，減少氣蝕面積和轉(zhuǎn)輪裂紋數(shù)量，降低相應(yīng)的機(jī)組振動(dòng)擺度。同時(shí)該閥門采用了萬(wàn)向連接器，閥桿和活塞的同軸度好，可避免閥體出現(xiàn)卡塞等現(xiàn)象。缺點(diǎn)：價(jià)格偏高。

3.結(jié)論

綜合上述幾種補(bǔ)氣閥優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，可選用XBF氣緩沖補(bǔ)氣閥作為紫坪鋪電廠機(jī)組大軸補(bǔ)氣閥技改補(bǔ)氣閥。該補(bǔ)氣閥目前在國(guó)內(nèi)水電站應(yīng)用廣泛，包括三峽水電站，向家壩水電站，云峰水電站等，其中三峽水電站于2007年3月在首臺(tái)機(jī)組（14F）上進(jìn)行了大軸補(bǔ)氣閥改造，將原有ALSTOM的補(bǔ)氣閥（該補(bǔ)氣閥采用液壓油作為緩沖介質(zhì)）改造成了XBF氣緩沖補(bǔ)氣閥。三峽水電站原設(shè)計(jì)安裝的ALSTOM大軸補(bǔ)氣閥在運(yùn)行以及檢修中出現(xiàn)和發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象均與紫坪鋪電廠現(xiàn)大軸補(bǔ)氣閥較為相似。三峽水電站于2008年～2009年的年度機(jī)組大修中將改造后的機(jī)組大軸補(bǔ)氣閥吊出檢修，閥體各部件均未發(fā)現(xiàn)有明顯損壞；同時(shí)三峽水電站還針對(duì)補(bǔ)氣閥的補(bǔ)氣量做了監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示改造效果較為明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜德政.三峽ALSTOM水輪發(fā)電機(jī)組大軸補(bǔ)氣閥的改進(jìn)[J].水電與新能源，2010（2）：38-39.

[2]王蕓，張晉境.水布埡水輪發(fā)電機(jī)組大軸補(bǔ)氣裝置漏油分析[J].水電與新能源，2013（6）：42-47.