王 斌

（南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司惠州蓄能發(fā)電有限公司，廣東 惠州516000）

0 引言

惠州抽水蓄能電廠（以下稱惠蓄）位于廣東省惠州市博羅縣城郊，是一座周調(diào)節(jié)的純抽水蓄能電廠。電廠分A廠、B廠建設(shè)，A廠、B廠工程分別安裝4臺立式單級混流可逆式水泵水輪機(jī)-發(fā)電電動機(jī)組，單級容量300 MW，總裝機(jī)容量2 400 MW。電廠屬于高水頭（最小水頭509 m）、長壓力管道（4 772 m）的大型抽水蓄能電站，在水輪機(jī)前設(shè)置球閥作為進(jìn)水閥?；菪顧C(jī)組自投產(chǎn)以來，多次因?yàn)榍蜷y故障導(dǎo)致開機(jī)失敗?，F(xiàn)對惠蓄球閥操作回路及開啟流程進(jìn)行介紹，對球閥無法全開的常見故障進(jìn)行分析，總結(jié)運(yùn)行人員處理此類故障的思路。

1 惠蓄球閥操作回路簡介

惠蓄球閥為臥軸式雙密封結(jié)構(gòu)，主要由閥體、閥芯、密封裝置和操作機(jī)構(gòu)等組成。球閥的開關(guān)及上下游密封的投退由球閥液壓回路控制上游壓力水進(jìn)行操作，工作密封設(shè)在進(jìn)水閥下游側(cè)，檢修密封設(shè)在進(jìn)水閥上游側(cè)，設(shè)有自動液壓鎖定和手動機(jī)械鎖定。每臺球閥有一個PLC控制系統(tǒng)，對球閥和上下游密封進(jìn)行監(jiān)視和控制?；菪钋蜷y的液壓回路圖如圖1所示。

2 惠蓄球閥開啟流程及開啟液壓回路描述

球閥開啟流程：當(dāng)發(fā)出開球閥令后，下游密封控制電磁閥511EM勵磁，液壓鎖定電磁閥512EM接著勵磁，當(dāng)收到530FC（下游密封控制閥位置傳感器）、535SP（下游密封壓力傳感器）和535FC、536FC、537FC（下游密封位置傳感器）退出的信號，確認(rèn)球閥下游密封已經(jīng)全部退出；當(dāng)收到519FC（液壓鎖定投入位置傳感器）退出和520FC（液壓鎖定退出位置傳感器）投入的信號，確認(rèn)球閥液壓鎖定已經(jīng)全部退出。然后電磁閥510EM勵磁開球閥，球閥的4個位置傳感器502FC（球閥全關(guān)位置傳感器）、503FC（球閥正在開啟位置傳感器）、504FC（球閥突然關(guān)閉位置傳感器）、505FC（球閥全開位置傳感器）依次收到信號，確認(rèn)球閥全開，球閥開啟流程結(jié)束。

球閥開啟液壓回路：球閥開啟過程中，在收到下游密封及液壓鎖定退出信號后，510EM勵磁開球閥，液壓油通過管路進(jìn)入輔助接力器505VD、506VD的上腔，使輔助接力器動作提起重錘505CP、506CP，并通過齒盤帶動凸輪壓緊導(dǎo)向閥組觸頭使導(dǎo)向閥501DR、502DR的P、A口接通，球閥操作水自上游壓力鋼管經(jīng)過濾器引至導(dǎo)向閥501DR、502DR的P口、A口，進(jìn)入球閥接力器的下腔。由于接力器下腔面積大于上腔，在向上的合力作用下球閥緩慢開啟。惠蓄球閥開啟操作液壓回路示意圖如圖2所示。

3 球閥無法全開常見故障

（1）電磁閥故障

球閥開啟過程中涉及下游密封控制電磁閥511EM、球閥液壓鎖定電磁閥512EM、球閥控制電磁閥510EM，任一電磁閥發(fā)生故障將導(dǎo)致球閥開啟失敗。電磁閥常見故障表現(xiàn)為電磁閥接頭松動或銹蝕、線圈燒損、電磁閥內(nèi)部節(jié)流片脫落。

圖1 惠蓄球閥液壓操作回路示意圖

圖2 惠蓄球閥開啟操作液壓回路示意圖

（2）傳感器故障

球閥開啟過程中共涉及3個部件的傳感器，分別是球閥下游密封傳感器（530FC、535SP、535FC、536FC、537FC）、球閥液壓鎖定位置傳感器（519FC、520FC）、球 閥 本 體 位 置 傳 感 器（502FC、503FC、504FC、505FC）。當(dāng)任一傳感器故障將導(dǎo)致球閥開啟流程無法繼續(xù)，繼而導(dǎo)致球閥開啟失敗?；菪钜蛳掠蚊芊鈮毫鞲衅?35SP工作環(huán)境惡劣，經(jīng)常被淤泥堵塞，球閥開啟或關(guān)閉過程中無法收到下游密封退出或投入信號，導(dǎo)致開停機(jī)失敗，在對其換型后，該問題仍然得不到有效解決，最終通過修改硬接線，將球閥下游密封壓力開關(guān)535SP信號并入下游密封控制閥位置傳感器530FC后，該問題得以解決。另外為防止單一傳感器故障導(dǎo)致機(jī)組啟動失敗，惠蓄對球閥本體位置傳感器進(jìn)行了雙重化配置，即在相同位置安裝兩個傳感器，當(dāng)其中任一傳感器故障，不影響球閥的正常開關(guān)流程。

（3）球閥開啟液壓回路故障

球閥開啟液壓回路主要包括球閥下游密封退出回路，球閥液壓鎖定退出回路，球閥開啟操作回路及球閥相關(guān)閉鎖回路（下游密封投入閉鎖球閥無法開啟和尾閘關(guān)閉后閉鎖球閥無法開啟）。常見故障主要包括管路漏油、節(jié)流片堵塞、接力器密封損壞、逆止閥故障、閉鎖導(dǎo)向閥異常等。

（4）球閥操作水回路故障

惠蓄球閥操作水回路設(shè)有兩組操作機(jī)構(gòu)，共8個導(dǎo)向閥組（501DR、502DR）16個閥芯、每兩個閥組對應(yīng)一個重錘和凸輪機(jī)構(gòu)，兩個凸輪呈相對位置安裝在驅(qū)動軸上，每個凸輪對應(yīng)左右兩個閥芯觸頭，從而實(shí)現(xiàn)4個閥組對單個接力器進(jìn)行4路并聯(lián)同步供水操作，壓力水進(jìn)入接力器后因下腔面積大于上腔面積，在向上的合力作用下球閥緩慢開啟。球閥操作水回路常見故障包括管路漏水、接力器內(nèi)漏上下腔串水、節(jié)流片堵塞、導(dǎo)向閥閥芯卡塞等。惠蓄曾出現(xiàn)球閥開啟至90%后無法繼續(xù)開啟的問題，對相關(guān)操作水管路、接力器、節(jié)流片檢查未發(fā)現(xiàn)異常。最終在將16個球閥操作水導(dǎo)向閥芯逐一拆解后，發(fā)現(xiàn)其中一個閥芯因內(nèi)部卡簧斷裂，導(dǎo)致其所固定的U型密封圈及鎖定墊片松脫，滑移至閥桿端部，引起閥桿卡澀，造成閥組供水口（P口）在球閥開啟時不能正常連通至接通接力器下腔的A口。由于操作水機(jī)構(gòu)共有8個閥組，接力器下腔面積大于上腔，在其他7個閥組的作用下剛開球閥時由于力矩較大球閥還能克服摩擦緩慢開啟，球閥開至90%左右時力矩達(dá)到平衡，導(dǎo)致球閥無法全開。

（5）球閥樞軸軸套卡塞故障

惠蓄自2011年開始陸續(xù)有3臺機(jī)組（5號、3號和4號機(jī)組）頻繁出現(xiàn)球閥開關(guān)超時現(xiàn)象。在對球閥樞軸軸套檢查后發(fā)現(xiàn)，因TENMAT軸套的自潤滑材料和銅基材粘連的膠水涂抹不均勻?qū)е虑蜷y在開關(guān)過程中樞軸軸套中的自潤滑材料脫落，造成軸套內(nèi)部卡塞，球閥開關(guān)困難。最終惠蓄于2013年選用新型的OILES自潤滑軸套對8臺機(jī)組球閥樞軸軸套進(jìn)行更換，截至目前運(yùn)行正常。

4 球閥無法全開故障處理思路

（1）球閥無法全開將導(dǎo)致球閥開啟流程超時，機(jī)組轉(zhuǎn)機(jī)械停機(jī)，球閥進(jìn)入關(guān)閉流程。運(yùn)行人員到達(dá)現(xiàn)場后應(yīng)檢查球閥是否已經(jīng)關(guān)閉到位，全關(guān)信號是否收到，接力器是否已經(jīng)到位，液壓鎖定是否已經(jīng)投入，下游密封是否投入，現(xiàn)場管路有無漏水、漏油情況，球閥重錘是否脫落。一旦球閥無法關(guān)閉，首先確認(rèn)導(dǎo)葉已全關(guān)，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速小于5%后，機(jī)械剎車和高壓注油系統(tǒng)應(yīng)在投入狀態(tài)，當(dāng)未自動投入時，立即手動投入。然后根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況盡快組織人員采取措施關(guān)閉球閥。當(dāng)球閥全關(guān)后，下游密封或液壓鎖定無法投入時，立即投入上游密封和手動機(jī)械鎖定。處理問題的基本原則是迅速采取措施限制事故的發(fā)展，將事故置于可控狀態(tài)。

（2）結(jié)合報警站報警信號和球閥開啟流程的Evenlog（事件記錄）進(jìn)行分析。確認(rèn)電磁閥510EM、511EM、512EM是否動作正常，如有異常，檢查相關(guān)電磁閥線圈是否燒毀，接頭是否松動。確認(rèn)球閥液壓鎖定位置傳感器519FC、520FC，下游密封控制閥位置傳感器530FC，下游密封位置傳感器535FC、536FC、537FC，下游密封壓力傳感器535SP，球閥位置傳感器 502FC、503FC、504FC、505FC 在開啟過程中信號接收正常，如有異常，檢查相關(guān)傳感器。

（3）檢查球閥的控制回路是否正常，主要涉及PLC卡件及相關(guān)回路端子。

（4）檢查球閥與尾閘閉鎖回路是否正常，檢查球閥與下游密封閉鎖回路是否正常，檢查重點(diǎn)為閉鎖導(dǎo)向閥及電氣閉鎖回路。

（5）檢查球閥液壓操作回路是否正?！，F(xiàn)地開球閥試驗(yàn)，如果球閥操作機(jī)構(gòu)重錘提起順利，凸輪及導(dǎo)向閥各觸頭位置無誤，證明球閥操作液壓回路正常。

（6）檢查球閥操作水回路是否正常，有無堵塞或節(jié)流片被卡塞情況。檢查球閥操作水導(dǎo)向閥，有無串水或者閥芯卡塞。檢查球閥操作水接力器是否有異常的過水聲音。

（7）檢查球閥樞軸是否正常，是否存在球閥拐臂限位銅環(huán)間隙不均勻的異?，F(xiàn)象。

（8）當(dāng)故障處理完畢后，對機(jī)組進(jìn)行SR工況試機(jī)，確保機(jī)組已恢復(fù)正常。同時組織相關(guān)人員對其他機(jī)組進(jìn)行檢查，確認(rèn)不會存在同類型缺陷。

5 結(jié)語

進(jìn)水閥作為抽水蓄能機(jī)組的重要設(shè)備，其正常工作對機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義。當(dāng)進(jìn)水閥出現(xiàn)故障時，可能多種故障現(xiàn)象同時產(chǎn)生，在短時間內(nèi)判斷出故障原因，盡快恢復(fù)機(jī)組正常運(yùn)行是電廠運(yùn)行人員必須掌握的技能。