董 博

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

CCS水電站球閥接力器鎖定投退困難的解決方法

董 博

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

進水球閥是機組安全穩(wěn)定運行的首要保障。進水球閥采用油壓調(diào)速器系統(tǒng)控制球閥接力器傳動拐臂做圓周運動，從而實現(xiàn)球閥的開關(guān)。球閥拐臂上設(shè)計的接力器機械鎖定，很大程度上降低了油壓系統(tǒng)的誤操作風險和確保機組檢修時的人身安全。球閥本體與接力器基礎(chǔ)設(shè)計上的獨立性，導致接力器機械鎖定在各工況下的投退困難。接力器機械鎖由感應環(huán)、鎖帽、螺桿、鎖定銷等部件組成。在確保安裝中的接力器鎖定投退順暢前提下，分析實際工況下球閥接力器機械鎖定的正常投退也至關(guān)重要。

接力器；機械鎖定；投退

1 工程概述

科卡科多-辛克雷（CCS）水電站總裝機容量150萬kW，共8臺機組，單機容量為18.75萬kW，是厄瓜多爾目前最大的水電站。年發(fā)電量88億kW·h，安裝額定水頭604.1 m、額定轉(zhuǎn)速300 r/min的沖擊式立軸水輪發(fā)電機組。機組上游布置臥軸進水球閥1臺，球閥公稱通徑2 200 mm，最高靜水頭618.4 m，設(shè)計水頭765 m，閥門開啟、關(guān)閉時間50～120 s可調(diào)，2個接力器直徑500mm，缸體長度2623±0.5mm，接力器活塞桿行程1 440±0.5 mm，關(guān)閉行程末端緩沖長度50 mm，工作油壓6.3 MPa。

2 球閥接力器機械鎖定的結(jié)構(gòu)

（1）鎖定銷：直徑 130 mm，總長度 300 mm，有效投入鎖定深度90 mm，整個機械鎖定就是靠該銷實現(xiàn)對接力器的直接鎖止，防止誤動作。

（2）襯套：直徑130 mm，限位導向的作用，用于鎖定銷的橫向垂直導入。

（3）螺桿：M48的全牙螺桿，端部為園坨結(jié)構(gòu)，與銷釘為凹槽配合，實現(xiàn)對鎖定銷的受力推拉，使銷釘前后位移投退。

（4）螺塞：是整個機械鎖定的核心，為內(nèi)外絲牙結(jié)構(gòu)，內(nèi)絲牙如螺帽結(jié)構(gòu)，正常導入螺桿的前后位移變化，順時針旋轉(zhuǎn)螺桿推入銷釘鎖定。外牙與鎖定銷反牙咬合，逆時針旋轉(zhuǎn)螺桿銷釘牽拉脫離。

（5）蓋板與螺桿：蓋板為內(nèi)絲牙結(jié)構(gòu)，正常導入螺桿絲牙咬合，限制銷釘?shù)南蛲饷撾x。

（6）感應環(huán)與螺母：感應環(huán)配合電子行程開關(guān)實現(xiàn)信號的正確傳輸，M48螺母鎖定感應環(huán)。

圖1 機械鎖定結(jié)構(gòu)

3 接力器機械鎖定的原理

通過內(nèi)部螺塞的內(nèi)外絲牙，用螺桿實現(xiàn)對銷釘?shù)那昂鬆坷灰剖逛N釘投退。

4 接力器安裝機械鎖定需具備的條件

（1）接力安裝調(diào)整必須確保機械鎖定的投退順暢

球閥接力器的調(diào)整需要綜合考慮，球閥全開確保閥芯過流面錯牙在控制范圍，還要控制機械鎖定的輕松投退。

（2）接力器基礎(chǔ)二期混凝土澆筑養(yǎng)護后無水調(diào)試，確保接力器機械鎖定的輕松投退。

5 接力器機械鎖定各狀態(tài)下投退情況

5.1 無水調(diào)試情況

在球閥安裝驗收完成后，油壓調(diào)速系統(tǒng)形成，開始調(diào)試球閥接力器的開關(guān)時間，工作密封、檢修密封的投退性及密封性等試驗過程中，每次球閥全關(guān)應檢查接力器機械鎖定的投退情況，原則上應該與安裝時的鎖定投入退出狀態(tài)一樣，在力度上一致。

5.2 壓力鋼管充水保壓情況

壓力鋼管充水的前提下要確保球閥的安裝調(diào)試沒有問題，球閥安全措施到位，檢修密封、工作密封投入，接力器機械鎖定投入，檢修密封鎖定投入，原則上接力器機械鎖定不允許操作，是充水期間的安全保障。

5.3 配水環(huán)管均壓球閥有水調(diào)試情況

此狀態(tài)下體現(xiàn)了問題的所在，球閥接力器鎖定退出困難，鎖定銷存在受力情況，拐臂上操作位置受限，過于用力超過鎖定螺桿的設(shè)計力矩會導致螺桿斷裂，存在很大的安全風險。

6 原因分析

6.1 受力分析

根據(jù)接力器機械鎖定的結(jié)構(gòu)可以看出，鎖定銷的有效投入段直徑φ130 mm，球閥本體上鎖定對應投入孔直徑φ131 mm，理論上球閥接力器調(diào)整機械鎖定所處的標準位置為圓周0.5 mm的活動間隙，實際在配水環(huán)管均壓后鎖定銷受力，很難退出，與安裝調(diào)試時的狀態(tài)發(fā)生了偏差，因此考慮是否球閥在充水及配水環(huán)管均壓后發(fā)生了位移而導致。

6.2 充水及保壓過程試驗監(jiān)控

CCS電站為8臺機組，每臺機組橫臥布置1臺進水球閥，采用2條豎井及8條岔管結(jié)構(gòu)，因此在第一批4臺機組出現(xiàn)這樣的施工難度后，在二批機組對球閥從壓力鋼管充水開始，對4臺球閥進行了百分表監(jiān)控并對每個階段進行了記錄。從壓力鋼管充水到要求高度保壓后發(fā)現(xiàn)球閥向下游位移1.20 mm，這樣的實際位移是受控的，在伸縮節(jié)及球閥基礎(chǔ)間隔套的設(shè)計間隙就可以體現(xiàn)，球閥本體基礎(chǔ)與接力器基礎(chǔ)設(shè)計的獨立性，使球閥本體在發(fā)生水平位移后而接力器未發(fā)生同步水平位移變化，因此可以斷定1.20 mm的球閥本體位移是導致接力器鎖定受力的直接原因。見表1：

表1 2號壓力管道充水球閥位移量監(jiān)測

6.3 配水環(huán)管均壓監(jiān)控

壓力鋼管充水保壓結(jié)束后開始配水環(huán)管的均壓工作，在均壓后發(fā)現(xiàn)球閥又向上游回位0.70 mm，相對來說就是球閥還存在0.50 mm的下移現(xiàn)象，球閥水平位移的0.50 mm與鎖錠的0.50 mm間隙是不成比例的，在此狀態(tài)下球閥接力器機械鎖定退出困難。

6.4 調(diào)速器油壓過低或接力器缸體密封串油

在壓力鋼管道充水或無水調(diào)試工作結(jié)束后安全期間，需要關(guān)閉球閥接力器主供油閥門及供排油閥門，而現(xiàn)場不能排除管路接頭滲油等問題，這樣會導致接力器關(guān)腔壓力過低，球閥有微動作現(xiàn)象，而導致接力器機械鎖定受力。

7 解決方法

球閥接力器機械鎖定投退困難主要是在有水調(diào)試期間，機組啟機前退出，停機后投入的情況。根據(jù)上述原因分析，此狀態(tài)下，球閥實際位置下移0.50 mm，這個數(shù)據(jù)與鎖定間隙相同，但與實際的鎖定間隙余量不成比例，況且每臺機組球閥實際安裝的接力器機械鎖定狀態(tài)存在偏差，會導致每臺機的鎖定投退情況不相同，對小于鎖定螺桿力矩要求的可以投退出的，可以適當采用加力桿操作，本文主要針對根本無法投退的情況進行介紹。

7.1 配水環(huán)管泄壓

CCS電站球閥基礎(chǔ)與接力器基礎(chǔ)設(shè)計的獨立性，球閥在壓力鋼管充水及配水環(huán)管均壓后，球閥相對接力器發(fā)生了位移，導致與安裝時的接力器鎖定狀態(tài)發(fā)生受力變化。

按照啟機操作流程，在配水環(huán)管均壓后，開始退出接力器機械鎖定，如果退出難度大時可以將配水環(huán)管壓力降低，再退出機械鎖定，然后退出后再給配水環(huán)管均壓。

停機投入困難也是采用相同方法，配水環(huán)管泄壓后投入機械鎖定，再均壓。

7.2 延時投退機械鎖定

機組正常停機或動水關(guān)球閥，此時球閥受到瞬時的水錘沖擊力，球閥會發(fā)生瞬間的大的位移，等球閥全關(guān)到位后不能立即去投入接力器鎖定，于是就會遇到鎖定無法投入現(xiàn)象。需要等待水錘沖擊力消失后，球閥慢慢回位，才可以投入機械鎖定，否則在下次啟機時根本無法退出。

7.3 調(diào)速器油壓補給

打開主供油閥讓接力器受到額定壓力，嘗試投退鎖定。

8 結(jié)語

厄瓜多爾電站共計8臺水輪機進水球閥，目前，1～8號機組已正式并網(wǎng)投入商業(yè)運行，球閥的運行安全達到設(shè)計要求。通過對二批機組實際試驗監(jiān)測，解決了機組球閥接力器機械鎖定投退困難的問題，為機組調(diào)試爭取了大量時間，使機組能按預定時間順利啟動，大大降低了操作的安全風險。本文是根據(jù)現(xiàn)場實際情況及自身的安裝經(jīng)驗總結(jié)，提出了對球閥接力器機械鎖定投退困難的解決方法，對同類型機組球閥接力器機械鎖定的問題具有借鑒意義。

TV732.7

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1672-5387（2017）10-0043-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.10.015

2017-07-21

董 博（1985-），男，助理工程師，從事水電站機電設(shè)備安裝工作。