華志遠

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙 410004）

風閘的常見故障及其檢修工藝

華志遠

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙 410004）

摘要：對五強溪電廠歷次C級、A級檢修中常見的風閘故障及檢修方案作詳細說明，對風閘內(nèi)部結(jié)構(gòu)及相關聯(lián)的氣系統(tǒng)、油系統(tǒng)做簡要介紹，結(jié)合檢修經(jīng)驗，闡述組裝及試壓方法。標準化檢修流程，為今后相似的檢修作業(yè)積累了經(jīng)驗，同時也分析了風閘常見故障產(chǎn)生的原因及預防措施。

關鍵詞：風閘；結(jié)構(gòu)；改進措施；檢修流程

1　概述

五強溪水電廠裝設5臺混流式水輪機組，在系統(tǒng)中擔負調(diào)峰、調(diào)頻及事故備用的功能。開停機相對比較頻繁，經(jīng)過改造后機組采用電氣、機械混合制動。風閘系統(tǒng)是機組機械制動系統(tǒng)中的重要組成部分，由制動器、油氣管路、手動、自動控制裝置組成。制動器采用氣壓復位式，布置在轉(zhuǎn)子磁軛下方12個水泥支墩上，設除塵裝置，以防止制動時產(chǎn)生的粉塵污染定子。制動器設兩根管路，一根通油管，頂起轉(zhuǎn)子油壓為10MPa，機組制動時進氣共用這根油管。另一根為活塞復歸時的進氣管，兩管氣壓均為0.68MPa。

制動器主要結(jié)構(gòu)由底座、缸體、活塞、托板、制動板、夾板、擋板、大鎖定螺母、襯套、環(huán)件、“O”形密封圈、定位銷等部件組成，重300多kg。托板上部放置一塊矩形制動塊，制動塊寬度方向有定位夾板，托板長度方向兩端焊有擋塊，以固定制動塊，防止在加閘過程中松脫。

制動器的復位：制動器外圈有兩圈管路。一圈為制動、頂起管路；另一圈為復位管路，并與壓力源及電磁閥等控制元件相接。機組停機時，通過電磁配壓伐向各制動器活塞下部送入壓縮空氣，頂起活塞、托板使制動板與轉(zhuǎn)子磁軛下部的制動環(huán)摩擦減速。轉(zhuǎn)速降至零時，電磁配壓伐動作使活塞下腔排氣，同時從缸體側(cè)橫孔進氣，氣壓作用在活塞上腔，將活塞壓下。

頂轉(zhuǎn)子：頂轉(zhuǎn)子時使用專用油泵，連接制動和頂起管路，先將排油伐開啟，將三通閥切換到油泵和進油管的位置，關閉進氣管閥門（防止壓力油上竄），打油一段時間直到?jīng)]有空氣排出，排油管路流油穩(wěn)定、均勻，然后關閉排油伐。油泵開始打壓，緩慢增至10 MPa后油壓基本不再上升，轉(zhuǎn)子被頂起，鏡板與推力瓦分離。然后人工將大鎖定螺母旋上，消壓。

2　風閘使用過程中的常見問題及改進措施

2.1風閘動作緩慢

風閘是比較成熟的產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但同時管路綿長，各種接頭、法蘭較多，在使用過程中不可避免的會出現(xiàn)部分管路竄氣的現(xiàn)象，一般電廠會采用排氣與加氣同時進行的控制方式。采用這種方式要求氣路比較順暢，如果管路老化，加上風閘集成塊的電磁閥孔徑較小，有一定氣阻，如果風閘盤根密封稍微差些就會出現(xiàn)竄氣的現(xiàn)象，使排氣與加氣壓力達到平衡，排氣管依然有一定壓力造成風閘動作緩慢。

分析發(fā)現(xiàn)，風閘復位時復位腔通氣、加閘腔排氣，兩者同時進行，這時如果風閘活塞存在很難避免的漏氣量，則兩個腔的氣壓差小，從而降低了風閘活塞的密封性能，導致兩個腔竄起，風閘因壓差小而動作緩慢。

改進措施：改進機組制動控制邏輯。復歸風閘時，加閘腔先排氣，等待加閘腔的氣壓基本歸零時，經(jīng)延時后復歸腔再加氣，以保證兩腔始終保持一定氣壓差，試驗發(fā)現(xiàn)當復歸腔與加閘腔的氣壓差達到一定時，風閘動作迅速可靠。迅速的動作使風閘活塞跨越漏氣量較大的區(qū)域，改善風閘活塞的密封性能。風閘動作的過程與復歸風閘相反，復歸腔先排氣，等待復歸腔氣壓基本為零時，加閘腔再加氣。

2.2在頂起過程中部分風閘不動作

經(jīng)過長期的運行，經(jīng)常會出現(xiàn)少數(shù)風閘蹩死，活塞不動作的狀況。通常情況下有以下幾種可能性：

2.2.1風閘缸體內(nèi)壁嚴重銹蝕

由于內(nèi)壁銹蝕，光潔度破壞，大大增加了粗糙度。缸體內(nèi)壁粗糙度不同，摩擦力有大有小，活塞隨著摩擦力大小不同出現(xiàn)傾斜運動，在缸體內(nèi)傾斜蹩卡，損傷缸體內(nèi)壁，造成缸體內(nèi)壁磨損嚴重，出現(xiàn)明顯溝痕。活塞壓力越大，傾斜度就越大，蹩卡就越嚴重，“O”型密封圈在密封槽里扭曲變形，出現(xiàn)活塞密封串氣。由于“O”型密封圈是橡膠制成，具有相當強的彈性，而風閘所處位置空間狹小，造成風閘難以拆卸的問題。

改進措施：提高風閘的制造精度，缸體選用不易磨損的材質(zhì)。在大型檢修期間仔細檢查風閘的銹蝕狀況和光潔度，對缸體進行除銹處理，更換銹蝕嚴重或者出現(xiàn)嚴重裂紋的活塞。裝復時涂抹適量透平油，制作專用風閘拆裝工具。

2.2.2缸體上的四個定位銷與托板卡死，難以動作。由于出廠時加工精度達不到要求，導致托板經(jīng)?？ㄈ梢試L試用撬棍撬動，頂轉(zhuǎn)子時可以嘗試上旋大鎖定螺母。

改進措施：修磨四個定位銷，檢修時對定位銷做好標記，裝復時按原先位置裝配。

2.2.3風閘內(nèi)部雜質(zhì)較多，長期以來與透平油摻雜在一起，使密封圈膨脹吸附在缸體上出現(xiàn)卡塞。可以嘗試上旋大鎖定螺母看能不能松動，由于風閘系統(tǒng)設計比較原始，一般性的C級檢修難以將制動器拆開，如果卡死風閘數(shù)量不多不影響機組正常制動，可以待機組A級檢修時統(tǒng)一解體檢修。

改進措施：使用雙活塞制動器。

雙活塞制動器的基本特點是油、氣管道系統(tǒng)分開獨立，采用雙活塞原理，即油壓活塞（下活塞）在最低部，推動上面的氣壓活塞（上活塞）頂轉(zhuǎn)子，排油時則通過高壓氣向下壓油壓活塞進行復位（見圖1）。平常例動加閘時則反給氣壓，頂起氣壓活塞制動，撤銷風壓或者加閘即可復位。2個活塞均裝有一道耐油橡膠密封圈。其最大的優(yōu)點是氣壓活塞的密封圈不與油接觸，油壓活塞密封圈雖然與油接觸，即使膨脹受阻落不下來在卸壓排油后,再給一次風壓，即可將油壓活塞壓下復位，保證動作靈活。

圖1　制動器結(jié)構(gòu)圖

上述新的改進辦法比較容易在原有的基礎上改進，一般水電廠現(xiàn)場可進行加工，即利用原有制動器的活塞缸鉆一進氣孔,將原活塞車削短一截并加“O”型密封圈槽，在此基礎上，新做一個新的圓盤作下活塞，油、氣管路分開，將原給油、氣管路改為給油管,增加一條給氣管即可。不過,雙活塞結(jié)構(gòu)制動器，由于油、氣分家，進氣段氣缸腔內(nèi)因壓縮空氣濕度的關系，易造成銹蝕，所以在組裝時應在腔壁上涂一層稀油防止銹蝕。

2.3頂轉(zhuǎn)子過程緩慢，甚至控制柜竄油

頂轉(zhuǎn)子過程明顯過于緩慢時，參考油桶內(nèi)油量，如果用油超過以往則可以確定管路漏油或者制動器竄油。

改進措施：簡化、合理規(guī)劃管路，選用質(zhì)量良好的密封圈、密封條。在合適的部位增設保護閥、排油管路。

2.4機械式行程開關故障率高，檢測可靠性差

在一般老廠中，機械式行程開關應用比較廣泛。但是隨著機組制動環(huán)的磨損，以及制動時閘塊的劇烈振動，會導致數(shù)毫米的誤差。另外，部分機械式行程開關存在動作死區(qū)，在檢測過程中經(jīng)常產(chǎn)生拒動或誤動，導致檢測結(jié)果與風閘的實際位置不符。同時，由于風閘制動時劇烈振動，或因為對行程開關調(diào)整不當?shù)仍?，使機械開關可能會被風閘行程傳動機構(gòu)撞壞。

改進措施：將紅外光電控制技術(shù)應用于風閘檢測。紅外光電控制具有不接觸、靈敏度高、抗干擾能力強和功耗低等許多優(yōu)點。利用其原理制造的紅外光控風閘位置檢測開關具有較高的精度和可靠性，數(shù)據(jù)直觀、維護方便。

3　風閘解體檢修工藝

以五強溪電廠風閘系統(tǒng)檢修為例

3.1風閘拆除

3.1.1拆開跟風閘連接的油氣管路和吸塵器等。

3.1.2測量風閘高程。

3.1.3松開風閘基座固定螺栓。

3.1.4將風閘依次吊出，安放在指定位置。

3.2風閘解體

3.2.1準備好風閘解體專用龍門架，掛上2 t的葫蘆。

3.2.2拆除制動板夾板固定螺釘，取下夾板、制動板，做好各部件相對位置的記號。

3.2.3拆除托板與活塞連接螺栓，抬出托板，并將托板與活塞的接觸面清理干凈。

3.2.4拆除壓環(huán)上的緊固螺釘，取出壓環(huán)。

3.2.5拔出風閘下腔堵住進油孔的破布，用銅棒輕敲落下活塞。

3.2.6用起子取出分瓣環(huán)鍵。

3.2.7在活塞上擰上吊耳，利用龍門架、葫蘆、鋼絲繩將活塞吊出。

3.2.8拔出襯套，使活塞與襯套分離。

3.2.9拆除襯套與活塞上的密封圈，并準備好相同規(guī)格的密封圈，核對型號與尺寸。

3.2.10清洗各個零部件，修磨配合面的毛刺與劃痕，在配合面涂抹潔凈的透平油。

3.2.11在活塞和襯套的密封槽內(nèi)安裝新的“O”型密封條，檢查密封條應無破損、老化等不良現(xiàn)象，壓縮量足夠。

3.2.12在襯套內(nèi)壁和活塞上半部分的外壁均勻涂抹潔凈的透平油，然后將襯套壓入活塞。

3.2.13在襯套外壁和活塞下半部分的外壁均勻涂抹潔凈的透平油，然后吊裝壓入活塞，裝入時注意對準，慢慢下放以防卡塞。

3.2.14安裝分瓣環(huán)鍵，環(huán)鍵表面應涂抹潔凈的透平油。

3.2.15將活塞向上吊起，活塞起升的同時帶動襯套一起向上，當襯套升至裝配位置時停止起升，并用浸油的破布堵住進氣孔。

3.2.16安裝壓板，注意安裝方位應與拆卸時相同，裝復緊固螺釘。

3.2.17安裝制動板，安裝前應在底座外圓與制動板的配合面上均勻涂抹潤滑脂，注意安裝方位應與拆卸時相同，裝復制動板與活塞的連接螺釘。

3.2.18安放制動板，當制動板磨損較嚴重，或存在缺陷時，應予以更新。

3.3風閘防腐試壓

3.3.1將制動器整體吊起，安裝試壓用限位卡板、墊板，然后將制動器落放在地面。

3.3.2在制動器下部的壓力口安裝高壓軟管，與電動試壓泵相連。

3.3.3啟動試壓泵，打壓至15MPa的試驗壓力，保壓30min，應無壓降，各密封面應無滲漏。

3.3.4開啟試壓泵上的泄壓閥，將制動器內(nèi)的透平油消壓至0。

3.3.5拆除制動器下部壓力口安裝的高壓軟管，排出制動器缸體內(nèi)的透平油。

3.3.6將制動器整體吊起，拆除試壓用限位卡板。

4　風閘事故的防范措施

（1）定期進行解體檢修，對管路進行檢查，使用合格的密封圈及各種配件。

（2）標準化操作流程。制訂詳細的頂轉(zhuǎn)子作業(yè)流程卡，規(guī)范作業(yè)流程與操作順序，防止誤操作發(fā)生。

5　結(jié)語

許多電廠的風閘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原始，設備老化，給制動系統(tǒng)的安全性帶來了困擾，為了減少故障率，需要對風閘系統(tǒng)進行適當?shù)木S護、升級改造，或者改進制動方式（電氣制動、混合制動），為機組提供安全穩(wěn)定的運營環(huán)境。

參考文獻：

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[2]張慶賀，張淼.水輪發(fā)電機風閘氣管路改造[J].水電站機電技術(shù)，2013，36（02）.

中圖分類號：TV734.2

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）08-0062-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.08.018

收稿日期：2015-05-04

作者簡介：華志遠（1991-），男，從事水電廠發(fā)電機設備檢修工作。