陳 超，郭旭東，胡立昂，盧 彬

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

張河灣電站球閥樞軸軸套更換工藝

陳 超，郭旭東，胡立昂，盧 彬

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

張河灣電廠每臺機(jī)組設(shè)置一個進(jìn)水球閥，布置在蝸殼層，安裝在壓力鋼管與水泵水輪機(jī)蝸殼之間，作為機(jī)組水泵工況起動、機(jī)組調(diào)相及機(jī)組正常停機(jī)和事故停機(jī)的設(shè)備。在安裝初期球閥還作為高壓輸水隧道的堵頭。對張河灣電廠球閥結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，掌握球閥樞軸軸套檢修工藝，有助于生產(chǎn)人員更好的了解球閥的工作原理和性能，從而提高球閥整體的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。

球閥；樞軸；軸套；檢修工藝

主進(jìn)水閥的閥芯、軸承、軸套、密封等在球閥開啟關(guān)閉過程中受到的軸向、徑向水推力是很大的，因此軸套、密封的材料將直接影響球閥整體性能指標(biāo)和穩(wěn)定運(yùn)行。目前國內(nèi)多個電站已經(jīng)出現(xiàn)了因球閥樞軸軸套內(nèi)部損壞、密封嚴(yán)重?fù)p壞導(dǎo)致閥芯卡澀，球閥嚴(yán)重漏水，使機(jī)組出現(xiàn)重大安全隱患，從而嚴(yán)重影響機(jī)組可靠性和電網(wǎng)的響應(yīng)能力。

本文是針對張河灣電站球閥樞軸軸套及密封更換過程中遇到的一些難題進(jìn)行簡單介紹，希望能對系統(tǒng)內(nèi)各電站遇到相似問題給予一定的參考和借鑒。

1 電站概述

1.1 電站概況

張河灣電站位于河北省石家莊市井陘縣境內(nèi)，是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，電站樞紐工程包括上、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房、開關(guān)站等組成。電站總裝機(jī)容量1000MW，安裝了4臺單級可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，以一回500 kV線路接入河北南部電網(wǎng)。

1.2 球閥相關(guān)參數(shù)

主要有球閥本體部分、球閥電氣控制部分、球閥油壓部分組成。進(jìn)水球閥為臥軸雙密封球閥，雙搖擺接力器油壓操作。設(shè)有兩道密封，上游為檢修密封，下游為工作密封。密封采用水為操作介質(zhì)，水源取自高壓鋼管。正常時，只有工作密封進(jìn)行投退，檢修密封在機(jī)組或球閥檢修時投入。球閥相關(guān)參數(shù)見表1。

1.3 球閥樞軸軸套結(jié)構(gòu)

張河灣電站球閥為橫臥軸式，兩側(cè)樞軸均安裝了銅軸套，球閥閥體、樞軸與銅軸套之間均采用間隙配合。銅軸套與樞軸之間通過軸套內(nèi)壁溝槽黃油潤滑，采用人工注油。

球閥樞軸軸套安裝圖及球閥整體布置圖如圖1、圖2所示。

表1 球閥相關(guān)參數(shù)

2 球閥故障及原因分析

2.1 球閥漏水過程描述

2015年12月08日，4號機(jī)組發(fā)電運(yùn)行中，運(yùn)檢人員發(fā)現(xiàn)主進(jìn)水球閥1號接力器側(cè)樞軸大量漏水，初步測算約為4.5 L/min，發(fā)電停機(jī)后該處漏水量有所減小，約為2 L/min。

對球閥開啟、關(guān)閉時間進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)啟閉時間由原來的52～54 s延長至65 s左右。

2.2 原因分析

通過對球閥樞軸漏水位置和漏水量的分析，初步判定為球閥樞軸內(nèi)部2道密封010損壞，水流經(jīng)樞軸與軸套之間間隙導(dǎo)致了漏水。

電站邀請了Alstom專家、檢修公司、寶泉公司相關(guān)人員到現(xiàn)場情況進(jìn)行了專業(yè)分析，判定為樞軸于銅軸套之間密封已損壞，加之至2008年投運(yùn)以來，內(nèi)部密封從未更換，使用壽命已到期，決定利用機(jī)組檢修時對球閥樞軸軸套及密封進(jìn)行徹底更換。

圖1 球閥樞軸軸套安裝圖

圖2 球閥整體圖

3 球閥樞軸銅套及密封更換工藝

3.1 引水系統(tǒng)排水

球閥樞軸銅套更換前，必須排空上游引水系統(tǒng)，以保證下游檢修工作的進(jìn)行。由于電站水頭較高，在進(jìn)行壓力鋼管排水、充水時，要嚴(yán)格按照制定的方案，控制排水速率，并加強(qiáng)對壓力鋼管各管段壓力、滲漏量的監(jiān)控，確保壓力鋼管的安全。

當(dāng)水排到一定的高程后，要考慮剩余的壓力能否滿足工作密封、檢修密封的正常投退；如果不能保證密封正常投退，可以考慮外加打壓泵進(jìn)行手動投退密封。

3.2 樞軸打孔

由于結(jié)構(gòu)上的限制，在安裝Alstom專用檢修工裝前，需要在每側(cè)樞軸上均勻鉆4×M48孔，用于安裝檢修工裝。如圖3。

3.3 拆一側(cè)拐臂，安裝支撐工裝

現(xiàn)分離一側(cè)拐臂與接力器，將拆除的接力器固定牢靠防止側(cè)滑；拆除原有的球閥操作平臺，搭設(shè)臨時檢修平臺，并預(yù)留拆卸銅軸套的支撐工裝安裝空間。利用廠房天車將支撐和工裝吊裝到位，支撐座落于3～5mm鋼板上，防止支撐受力不均勻翻到；用4個M48的螺栓將工裝與樞軸緊密把合，防止V型支撐，調(diào)整千斤頂?shù)母叨?，確保支撐與樞軸之間的距離合適。見圖4。

圖3 檢修工藝孔質(zhì)量圖

圖4 支撐工裝安裝

3.4 安裝拔環(huán)

支撐工裝到位后，將拔環(huán)套入工裝加長軸上，用M8絲杠將拔環(huán)和工裝固定，通過旋擰絲杠上的螺帽帶動銅套向外移動。如圖5。

圖5 所示拔環(huán)安裝圖

3.5 安裝另一側(cè)假拐臂

支撐工裝安裝到位后，在球閥另一側(cè)將假拐臂與樞軸用M48螺栓固定，樞軸與假拐臂之間的間隙用銅皮塞緊，防止隨側(cè)拔舊銅套時球閥閥芯位移，破壞球閥上下游密封。如圖6。

圖6 所示假拐臂安裝示意圖

注：在開始拔舊銅套之前，最好將球閥閥芯位置、球閥上下游密封位置進(jìn)行標(biāo)記，防止閥芯產(chǎn)生位移，也便于回裝。

3.6 拔舊銅套

拔環(huán)和支撐工裝安裝到位后，開始拔銅套。但是在實(shí)際拔銅套過程中發(fā)現(xiàn)，由于舊銅套螺栓孔太少（4個），加之絲杠太細(xì)，傳遞力矩太小，人工旋擰絲杠時用力不均勻等原因，舊銅套根本無法拔出；經(jīng)過研究決定增加螺栓孔數(shù)量24個，增加絲杠強(qiáng)度，采用M12絲杠，并借助4個30 t同步液壓千斤頂將舊銅套拔出。如圖7。

圖7 拔舊銅套

銅套即將拔出時，將千斤頂調(diào)整好位置，頂住樞軸，將虛擬支撐放出原來銅套拔出的位置，防止閥芯偏移。

3.7 回裝新銅套

將清洗完畢的新銅套用天車吊裝至支撐工裝處，套入工裝加長軸，再套入壓環(huán)，將壓環(huán)用M24的絲杠與球閥閥體固定，壓環(huán)內(nèi)側(cè)用M8的螺釘與銅套把合，通過旋擰M24絲杠上的螺帽，將新銅套壓入閥體內(nèi)。如圖8、9。

圖8 新銅套回裝

圖9 新銅套回裝完成

3.8 安裝完畢后工具互換

一側(cè)的新銅套安裝完畢后，將支撐工裝、壓環(huán)、拔環(huán)、假拐臂全部拆卸后移到球閥另一側(cè)，進(jìn)行另一側(cè)的相同工序。

4 球閥樞軸漏水原因分析

4.1 樞軸銅套密封損壞

對拆卸下來的舊銅套密封進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，內(nèi)側(cè)2道密封已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞，發(fā)生斷裂、變形現(xiàn)象，已不具備密封性能。所以再回裝新銅套及密封的過程中，應(yīng)保證其完整性和配合的緊密性。

4.2 銅套內(nèi)壁拉傷

舊銅套內(nèi)外壁由于長期應(yīng)力的作用，導(dǎo)致內(nèi)外壁被嚴(yán)重拉傷。

5 結(jié)束語

目前Alstom公司設(shè)計制造的相似類型的球閥在系統(tǒng)內(nèi)各電站應(yīng)用比較普遍，隨著運(yùn)行時間的增加，球閥樞軸銅套及密封估計會陸續(xù)出現(xiàn)類似的問題。通過此次成功的檢修，張河灣電站從根本上解決了球閥樞軸漏水的隱患，極大地提高了張河灣電站球閥運(yùn)行的可靠性。同時也為其他抽蓄電站的球閥維護(hù)和檢修提供參考和借鑒。

TV738

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1672-5387（2016）12-0078-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.12.028

2016-08-29

陳 超（1988-），男，助理工程師，從事抽水蓄能電站運(yùn)維管理工作。