李 剛

（四川蜀道清潔能源集團(tuán)，四川 成都 610041）

0 前言

水電站大型進(jìn)水球閥檢修密封鎖定裝置的作用，是在球閥上游保持水壓的條件下，在球閥關(guān)閉投入檢修密封后，手動(dòng)投入檢修密封鎖定裝置，以確保檢修密封不被誤操作退出或在密封控制裝置失壓情況下不退出、不漏水，從而保證工作人員和廠房、設(shè)備的安全。一般情況下，在需要打開水輪機(jī)機(jī)殼進(jìn)人門或配水管進(jìn)人門檢修檢查時(shí)、在水輪機(jī)檢修檢查、發(fā)電機(jī)檢修或進(jìn)入內(nèi)部檢查時(shí)、在球閥油壓裝置或控制柜檢修等情況下，需要投入球閥檢修密封鎖定裝置。

球閥檢修密封鎖定裝置一般是采用手動(dòng)鎖定螺桿鎖定，是保證球閥下游側(cè)檢修檢查、機(jī)組檢修檢查工作時(shí)的最終安全措施，是裝備進(jìn)水球閥的水電站防止球閥檢修密封非正常開啟造成進(jìn)水事故的最后一道安全防線。

筆者長(zhǎng)期在水電站從事設(shè)備檢修維護(hù)管理工作，處置過不同水電站進(jìn)水球閥密封故障問題，根據(jù)多年的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合不同水電站球閥檢修密封鎖定裝置使用情況，提出對(duì)已投產(chǎn)水電站進(jìn)水球閥檢修密封內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)鎖定裝置改造為外置可拆卸鎖定裝置的方法，經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，能高效、方便、節(jié)約的改造處理水電站球閥檢修密封鎖定裝置問題。

1 鎖定裝置失效原因分析

在很多水電站采用的大型進(jìn)水球閥上，檢修密封鎖定裝置一般采用內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，如圖1 所示，這種結(jié)構(gòu)的鎖定桿既要受力也要起到定位作用，并且鎖定桿上還裝需配密封，這就造成密封面處孔軸間隙配合不能過大，否則密封件無法起到密封作用。

圖1 常用的水電站檢修密封鎖定裝置

在實(shí)踐操作中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)采用這種結(jié)構(gòu)的檢修密封鎖定裝置在球閥安裝后投入檢修密封鎖定桿時(shí)發(fā)現(xiàn)個(gè)別鎖定桿已無法投退失效了，筆者遇到的四川馬邊某水電站在隧洞充水完成準(zhǔn)備試運(yùn)行時(shí)，操作退出2 號(hào)球閥檢修密封鎖定桿發(fā)現(xiàn)咬死無法動(dòng)作，在工人加力操作鎖定桿過程中發(fā)生鎖定桿被油壓沖出事故；四川康定某水電站在安裝單位試運(yùn)行完成交接停機(jī)檢查時(shí)準(zhǔn)備投入鎖定桿，卻發(fā)現(xiàn)2 臺(tái)球閥共8 根鎖定桿有4 根卡死無法投退，剩下的4根也卡塞嚴(yán)重動(dòng)作困難。

結(jié)合多個(gè)水電站進(jìn)水球閥檢修密封鎖定裝置采用內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)鎖定卡死失效的原因有：

（1）鎖定桿頭部由于配合間隙小，如裝配時(shí)出現(xiàn)晃動(dòng)或有雜物進(jìn)入，在鎖定桿擰進(jìn)過程中頭部與孔摩擦拉傷逐步擴(kuò)大至卡死失效。

（2）在長(zhǎng)期使用過程中，鎖定裝置各間隙沉積泥沙雜物乃至生銹后逐步造成卡塞。

（3）由于球閥鎖定裝置內(nèi)螺紋布置于如圖1 常用的水電站檢修密封鎖定裝置所示的球閥前法蘭上，球閥前法蘭都是大直徑、薄厚度結(jié)構(gòu)，在球閥安裝就位與壓力鋼管法蘭螺栓聯(lián)接把合打緊后，球閥前法蘭發(fā)生變形影響到鎖定裝置內(nèi)螺紋，直接造成鎖定桿裝配時(shí)螺紋研磨拉傷后卡死失效損壞，這個(gè)原因是在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)的。

2 鎖定裝置的設(shè)計(jì)分析

2.1 鎖定裝置的設(shè)計(jì)

根據(jù)在實(shí)踐過程中總結(jié)的球閥檢修密封內(nèi)螺紋鎖定裝置容易卡死失效的原因，考察其他水電站球閥檢修密封鎖定裝置的使用情況，設(shè)計(jì)出球閥檢修密封外置可拆卸鎖定裝置，如圖2 所示。

圖2 球閥檢修密封外置可拆卸鎖定裝置設(shè)計(jì)示意圖

球閥檢修密封外置可拆卸鎖定裝置示意圖說明：

（1）鎖定壓板外置，通過2 個(gè)M 22 高強(qiáng)螺釘與壓力鋼管法蘭扣接，開孔可根據(jù)實(shí)際情況在現(xiàn)場(chǎng)打磨調(diào)整配合。

（2）鎖定壓板倒大圓角是為了不影響壓力鋼管法蘭螺栓的安裝。

（3）導(dǎo)向銅套的作用是密封和定位。

（4）定位套管的作用是壓緊Y 型密封的同時(shí)對(duì)鎖定桿起到保護(hù)和導(dǎo)向的作用，后期根據(jù)安裝情況可加調(diào)整墊。

（5）Y 型密封和格萊圈的作用是防止壓力泄漏。

2.2 鎖定裝置的優(yōu)勢(shì)分析

（1）采用了鎖定桿螺孔在鎖定壓板上的外置結(jié)構(gòu)，鎖定板、鎖定桿、密封件等均可在球閥檢修密封投入腔不帶壓時(shí)輕易拆卸更換，這樣就可以在壓力鋼管不排水情況下更換損壞的零部件。

（2）采用鎖定板螺紋結(jié)構(gòu)后，避免了球閥前法蘭裝配時(shí)螺紋受力變形造成的螺紋咬死。

（3）導(dǎo)向銅套的使用，配合鎖定板在外的可調(diào)節(jié)，確保了鎖定桿定位準(zhǔn)確，有效避免了裝配過程中鎖定桿受損造成密封失效和鎖定桿咬死。

（4）鎖定桿頭部采用縮小設(shè)計(jì)，盡量避免在操作過程中的晃動(dòng)摩擦。

（5）Y 型密封便于更換，可有效避免壓力泄漏。

（6）不需要對(duì)整個(gè)球閥返廠加工，只需將球閥前法蘭返廠，節(jié)約了檢修費(fèi)用，返廠加工量少，縮短了返廠加工時(shí)間。

2.3 球閥檢修的注意事項(xiàng)

（1）壓力鋼管法蘭上配鉆M 22 螺孔，受壓力鋼管外側(cè)空間位置影響無法擺放鉆孔設(shè)備，只能在球閥檢修吊出后從壓力鋼管法蘭正面鉆孔，這就必須提前聯(lián)系加工廠家在球閥大修拆卸前對(duì)檢修密封鎖定裝置安裝位置在球閥前法蘭上進(jìn)行準(zhǔn)確劃線定位，這樣能避免球閥回裝時(shí)反復(fù)吊裝，節(jié)約檢修工期。

（2）一般情況下球閥前法蘭與壓力鋼管法蘭上的鎖定裝置留孔可能會(huì)有部分錯(cuò)位，在拆卸球閥前一定要測(cè)量好位置，在吊開球閥后根據(jù)安裝位置對(duì)其進(jìn)行人工修磨，盡量減少安裝不同心的影響。

（3）鎖定桿、定位套管應(yīng)為不銹鋼制作。

（4）球閥前法蘭返廠應(yīng)做好保護(hù)措施，避免碰撞變形。

（5）球閥檢修密封鎖定裝置在安裝好后進(jìn)行投入、退出實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)記錄好鎖定桿外露長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，在正常運(yùn)行操作時(shí)按記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，確保操作正確。

（6）在操作球閥檢修密封鎖定裝置時(shí)，除按記錄的鎖定螺桿外露長(zhǎng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行操作外，還應(yīng)注意操作力度，避免造成損傷。

（7）球閥檢修密封鎖定裝置外露的鎖定螺桿，在使用中要注意防止積污，操作前應(yīng)先將螺紋清理干凈。

3 應(yīng)用案例

3.1 華山溝水電站情況簡(jiǎn)介

四川康定華山溝水電站，是巴郎溝流域上開發(fā)的“一庫2 級(jí)電站”的上級(jí)電站，裝機(jī)容量為72 MW（2×36 MW），水庫庫容1 496 萬m3，正常蓄水位為2 700.0 m，死水位2 658 m。壩址多年平均流量7.81 m3/s，發(fā)電引用流量為19.48 m3/s。華山溝水電站進(jìn)水球閥采用型號(hào)QF600-WY-130，設(shè)計(jì)水頭500 m，升壓水頭600 m，允許過流量12 m3/s，接力器2 只，閥體斜分半結(jié)構(gòu)的球閥，上游側(cè)設(shè)檢修密封,下游側(cè)設(shè)工作密封,均采用金屬接觸密封。檢修密封采用手動(dòng)操作,工作密封采用自動(dòng)操作，2 種密封均采用活塞式結(jié)構(gòu)。

3.2 華山溝水電站鎖定裝置改造原因和改造情況

華山溝水電站球閥檢修密封鎖定裝置采用內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，單臺(tái)球閥對(duì)稱布置共4 根鎖定桿，自投運(yùn)后就發(fā)現(xiàn)2 臺(tái)球閥有4 根鎖定桿失效卡死無法動(dòng)作，剩下4 根也投退困難。2017 年對(duì)球閥大修時(shí)采用加大螺紋牙距，增大鎖定桿密封處孔軸配合間隙的方法維修，處理后的鎖定桿在球閥回裝吊入前試驗(yàn)操作正常，投退靈活，但球閥吊入就位打緊法蘭聯(lián)接螺栓后安裝鎖定桿上去，當(dāng)即發(fā)現(xiàn)有鎖定桿擰進(jìn)后無法退出，連續(xù)2 臺(tái)球閥均是如此，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)安裝人員和廠家技術(shù)人員分析原因?yàn)榍蜷y聯(lián)接螺栓打緊后處于中間的球閥前法蘭發(fā)生變形，引發(fā)前法蘭上的鎖定裝置內(nèi)螺紋變形，從而造成鎖定桿安裝時(shí)發(fā)生螺紋卡死失效。

3.3 華山溝水電站鎖定裝置改造情況

根據(jù)華山溝水電站球閥檢修密封鎖定裝置發(fā)生的情況進(jìn)行分析整理，并參考其它水電站球閥檢修密封鎖定裝置使用效果，設(shè)計(jì)了華山溝水電站球閥檢修密封外置可拆卸鎖定裝置。

2022 年初在華山溝水電站球閥大修過程中，提前安排聯(lián)系返廠維修廠家四川德陽東科水電設(shè)備有限公司到廠對(duì)華山溝水電站球閥檢修密封鎖定裝置進(jìn)行測(cè)量劃線定位，并出具改造加工圖紙，2022 年4月華山溝水電站球閥大修完成，檢修密封鎖定裝置同步改造完工，鎖定裝置投退試驗(yàn)正常后投入運(yùn)行，安裝后的情況如圖3、圖4 所示。

圖3 華山溝水電站球閥檢修密封外置可拆卸鎖定裝置側(cè)面照片

圖4 華山溝水電站球閥檢修密封外置可拆卸鎖定裝置正面照片

目前華山溝水電站球閥檢修密封鎖定裝置已投退多次，使用正常，證明球閥檢修密封內(nèi)螺紋鎖定裝置改造為外置可拆卸鎖定裝置是完全可行的。

4 結(jié)語

水電站球閥檢修密封鎖定裝置在很多水電站采用的是內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，在實(shí)際運(yùn)用中經(jīng)常發(fā)生鎖定桿卡死失效，鎖定桿卡死后維修必須將引水隧洞排空才行，這樣造成的發(fā)電損失很大，而球閥檢修密封外置可拆卸鎖定裝置能有效的避免這些問題，方便檢修更換，易于對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，節(jié)約檢修費(fèi)用，延長(zhǎng)球閥檢修周期，是對(duì)現(xiàn)有設(shè)備更新改造的有效手段。