善泥坡发电厂1号机组蝴蝶阀接力器油渗漏原因分析及处理_王国兵.pdf

第 卷第 期红水河 年 月 善泥坡发电厂 号机组蝴蝶阀接力器油渗漏原因分析及处理王国兵（贵州西源发电有限责任公司，贵州 六盘水）摘 要：针对善泥坡电厂 号机组 级检修中发现的蝴蝶阀接力器油渗漏的问题，笔者通过拆解蝴蝶阀接力器各部件，对接力器油渗漏的原因进行分析，并提出防范及改进措施。通过采购并更换优质高性能密封元件，对不合理的设计进行技术改造，从根本上有效遏制了油渗漏情况。检修后的运行效果表明，蝴蝶阀接力器运行可靠性和效率得以提高，同时创造了良好的发电效益。关键词：蝴蝶阀；接力器；油渗漏；善泥坡发电厂中图分类号：；文献标志码：文章编号：（）：开放科学（资源服务）标识码（）：(,):,:;概述善泥坡发电厂 台机组进水蝴蝶阀接力器属于全液控操作结构，蝴蝶阀型号为，公称直径为。蝴蝶阀安装在大坝进水口通道引水系统调压井后端压力钢管与水轮机蜗壳进口段间，只有全开和全关两种工作状态；蝴蝶阀工作介质为水。接力器是蝴蝶阀的重要操作机构，每台蝴蝶阀左、右侧各布置一台接力器，接力器腔体中注入高液压透平油，作为动力源推动接力器活塞和轴运动，在转臂的带动下使蝴蝶阀正常开启与关闭。因此，分析运行中接力器腔体及各部件油渗漏点，找出油渗漏根源之所在，通过优化检修方案，优选采购高性能密封元件，提升检修工艺技术进行升级改造和处理，提高接力器工作可靠性，使蝴蝶阀安全可靠动作，保证水轮发电机组安全稳定运行具有重要意义。蝴蝶阀接力器 蝴蝶阀全液控系统结构蝴蝶阀是保证机组检修和事故紧急停机中防止 收稿日期：；修回日期：作者简介：王国兵（），男，贵州兴义人，电气工程师，技师，从事水电厂运行维护检修工作。：。红水河 年第 期飞逸的一道重要阀门，而接力器是确保蝴蝶阀正常开启、关闭的重要操作机构，蝴蝶阀全开、全关操作动力源采用 高液压油，属于液压型操作机构。善泥坡发电厂蝴蝶阀全液控系统生产厂家是铁岭特种阀门股份有限公司，液压站控制系统额定操作油压为 ；蝴蝶阀系统主要由双泵蓄能器组液压站控制系统、进水蝴蝶阀成套设备和电气控制柜等组成。其中，液压站控制系统包括 组蓄能器（组蓄能器由 个蓄能罐组成，内部充有 氮气）、电磁阀、压力继电器、液压油箱和管路及阀门；进水蝴蝶阀成套设备由 个接力器、平板阀门、旁通平压阀及两侧检修手阀、顶部排气阀和底部检修排水阀等部件组成。水轮机进水蝴蝶阀接力器各部件配置和实际安装位置情况如图 所示。水轮机进水蝴蝶阀接力器总装配图水轮机进水蝴蝶阀接力器总装配图见图。图 水轮机进水蝴蝶阀接力器总装配图 蝴蝶阀接力器规格及结构蝴蝶阀接力器规格为，额定油压为 。蝴蝶阀接力器主要由接力器活塞杆、活塞、缸体、缸体轴套、卡环、压环、卡环套、限位套、上缸盖、下缸盖、手动锁定装置、液压锁定装置等部件组成。密封元件由 型密封圈、型密封圈、防尘圈、组合垫和其他辅助密封圈等密封材料组成。蝴蝶阀接力器结构如图 所示。水轮机进水蝴蝶阀接力器作用及特点在正常情况下，水轮机进水蝴蝶阀主要用于机组检修、例行检查和逢停必检中进入机组内部工作时，作为截断动水水流，保证工作人员安全的重要技术措施；在机组甩负荷或者导叶机构失灵等事故情况下，主要用于事故停机和紧急停机，能在动水图 蝴蝶阀接力器结构图中紧急关闭，以防止运行机组发生飞逸现象，造成机组设备损害和非计划停机；另外，当机组长期处于停机状态时，关闭进水蝴蝶阀可防止或减少导叶漏水量，以及防止水中泥沙损害导叶机构，还可避免放空引水管道，缩短机组的启停时间。蝴蝶阀接力器具有使用可靠、操作灵活，整体密封性能较好，检修和维护保养也很方便等特点。蝴蝶阀接力器系统开启工作原理蝴蝶阀接力器正常开启是在 自动控制接收到开阀信号时，首先将进水旁通阀打开进行蝴蝶阀上下游管路平压，当蝴蝶阀前后压差一致时，液压站锁定电磁阀、动作，锁定装置在液压油的作用下将锁定销拔出；然后蝴蝶阀接力器开阀电磁阀 和蓄能器接通电磁阀 动作，蓄能器高压油接入接力器油缸下腔，在蓄能器高压油压力下降至压力继电器 动作值 时，液压站油泵电机动作继续提供高压油，蝴蝶阀接力器缸体内的活塞杆在高压油的推动下向上伸出，带动蝴蝶阀阀轴及蝶板门做 旋转，实现蝴蝶阀缓慢开启至全开位置，锁定装置锁定销复位，关闭进水旁通阀，在压力继电器 达到动作值 时，油泵电机停止动作，蓄能器完成补压。另外，在进水蝴蝶阀接力器全开运行中，当接力器油缸开阀腔压力降低至压力继电器 动作值 时，蝴蝶阀接力器开阀电磁阀 和蓄能器接通电磁阀 动作进行补压至额定值。全液控蝴蝶阀接力器系统原理图如图 所示。蝴蝶阀接力器存在的主要问题 蝴蝶阀接力器检修技改中发现的问题 年，善泥坡电厂进行了 号机组 级检修工作，蝴蝶阀接力器是这次检修、技改的重点内容之一。对蝴蝶阀接力器各连接结构在拆卸后进行了详细的检查，发现接力器活塞上的两道 型密封圈、缸体腔盖内的 型密封圈、防尘圈等密封元件均有不同程度的受损和硬化，已完全失去其密王国兵：善泥坡发电厂 号机组蝴蝶阀接力器油渗漏原因分析及处理图 全液控蝴蝶阀接力器系统原理图封特性，如图 所示；接力器全开锁定装置底座受损，出现断裂现象，如图 所示；接力器腔体下端面出现多处锈蚀痕迹，锈蚀斑点有连接呈块状分布趋势，如图 所示。图 接力器密封元件受损和锁定装置底座断裂图图 接力器腔体下端面锈蚀图 接力器缸体内上下油腔窜油并溢出接力器上下腔体间密封元件失效，特别是活塞上的两道 型密封元件，其开口工作唇在高液压油负载力作用下，弹性及伸缩功能逐渐失效，不能紧贴于油缸内壁接触面，所承受的最大接触应力小于工作油压时，使油缸腔体内启闭腔间保压性能逐渐下降，造成腔体间发生窜油现象，液压油通过油缸上腔盖渗漏溢出。此时，高液压油为了保持蝴蝶阀的正常工作状态，全开、全关锁定装置就会动作，液压站蓄能器补油压电磁阀接通，接入蓄能器组储存的高液压油；由于接力器腔体窜油和渗漏，液压站蓄能器组会释放出所储存的压力油，继续降低其液压值，油泵频繁启动补压。当补压效果不明显时，就会进一步扩大为水轮机进水蝴蝶阀动作，逐渐向全关方向运动，造成发电机由正常并网发电运行转为电动机运行，吸收电网系统有功功率，破坏电网有功功率平衡，最终酿成事故。接力器密封元件老化严重蝴蝶阀接力器已投入运行 之久，其间保持良好的运行状态。密封件在实际运用中，应根据工作压力、温度和使用中动作次数，对密封件寿命和更换周期进行预测，一般在 内应进行密封元件的检查及更换工作。通过对接力器各部件拆卸后发现，各密封元件材质脆化老化严重，弹性及高压性能已完全失效，多处出现不同程度的损坏，硬化并分裂断开。接力器锁定装置易误动 号机组为配合电网负荷需求，会降低负荷在低负荷临界值范围运行，此时机组振动较大，如长时间运行，极易引起接力器锁定装置位移传感器接触不良。另外，蝴蝶阀接力器液压站两组蓄能器共用一根油管路，采用高压软管接入锁定装置等的不合理设计，使锁定装置锁定销出现投入或者退出动作，导致位置接点状态不到位，造成接力器活塞及轴的来回运动。蝴蝶阀接力器油渗漏原因分析 密封元件受损蝴蝶阀接力器密封元件受损是导致接力器窜油、跑油、渗油和保压不严的直接原因之一。在接力器缸体上下腔盖、活塞等部位分别安装有防尘圈、型密封圈、型密封圈等密封元件，密封元件损坏主要是由于接力器在高液压油的作用下，接力器在负载运动方向上与活塞和轴的行进线路发生偏移，密封元件不断剐蹭接力器缸体内壁和轴表面所致，缸体内壁粗糙度越大，摩擦越强，损坏越大。密封元件密封特性功能失效在接力器中安装有不同类型的密封元件，这些密封元件均采用 聚氨酯材质制作。密封元件密封特性功能失效的影响因素很多，如设计不合理、制作工艺质量差、使用周期较长、安装不到位、使用不当、缸体内壁表面毛刺间隙剐蹭等，都会对密封元件抗耐磨损、耐腐蚀及密封弹性等特性造成影响，加快密封元件的老化和损坏。另外，在 高液压油的工作条件下，长期工作于接力器活塞及轴的往复运动中，由于轴线偏移或者负载受力不 红水河 年第 期均，也会使密封元件压缩率和拉伸量增大，密封应力下降失去密封特性，产生老化和永久变形损坏，发生渗漏油。接力器腔体严重锈蚀拆卸接力器后发现，接力器上下腔体、缸体内壁和活塞及轴表面等部位均有不同程度的锈蚀现象，锈蚀斑纹连接成块状。因锈蚀造成油泄漏主要是由于液压油中混有颗粒物和其他杂质，使液压油氧化、乳化和酸化，油运动黏度下降，油膜破坏，造成接力器镀硬铬保护膜破坏，增加缸体内壁毛刺粗糙度，使接力器腔体、缸体内壁和活塞及轴发生锈蚀，加剧密封元件失效和损坏，产生泄漏。蝴蝶阀液压站控制系统设计不合理蝴蝶阀接力器启、闭腔的压力监测未接入监控系统，未设置压力降低报警信号，在腔体发生窜、跑、压、漏油现象时，不能对其腔中液压油压力变化情况进行监视，不能及时发现并采取措施处理。液压站两组蓄能器进出油管共用一根 钢管，当接力器腔体中压力降低过快时，无法及时对储能器进行补油提压。另外，采用高压软管接入接力器及锁定装置，固定不牢固，液压站高液压油通过时在软管端部引起抖动，当机组振动较大时，就会引起锁定装置位移传感器接触不良，锁定装置位置接点不到位就会频繁动作，造成接力器活塞及轴来回运动，增加油泵动作频次和故障概率，从而进一步破坏接力器密封圈，使接力器腔体中液压油往缸体腔盖外渗漏。防范及改进措施 选型采购优质密封元件按照密封元件标准要求，结合接力器高液压油工作条件，对密封元件制作工艺和使用材质进行了解，对比选择具有抗腐蚀、耐磨损、耐高压高温等特性的密封元件。盘点库存，及时采购优质密封元件备件，每台机组有 个接力器，每个接力器应至少备足同型号的 套密封元件；加强对密封元件备品备件的管控，建立密封元件使用台账。加强蝴蝶阀接力器运行分析工作按照运行巡回检查“六到一不漏”巡检规定，加强对接力器腔体及蓄能器压力的监视和运行分析力度。将接力器腔体压力接入监控系统，方便运行监视和安全管控，做到油泵经济运行效率分析，及时掌握接力器的运行状态。加强对蝴蝶阀接力器的技术培训工作，强化反事故应急演练，制定现场应急处置措施，提升现场运维人员维修操作技能和事故应急处理能力；发现危及蝴蝶阀接力器安全运行的情况时，及时分析处置，确保蝴蝶阀接力器安全运行。做好蝴蝶阀接力器的检修改造工作结合接力器运行工况和密封元件使用周期的行业标准规范要求，优化蝴蝶阀接力器的检修改造工作，发现接力器运行隐患要早安排、早计划和早部署，对存在的不合理设计和风险隐患，要结合机组检修开展技术改造工作。做好与生产厂家的技术协调工作，熟悉蝴蝶阀液压控制系统内部结构，为接力器检修改造做好技术支撑；检修后及时做好记录和完善技术台账，方便今后的检修维护和学习提升。蝴蝶阀接力器油渗漏检修处理及技术改造拆卸清洗蝴蝶阀接力器各部件后，对接力器缸体内壁拉伤和毛刺处进行了打磨，对活塞及轴运动中心线偏移情况进行了校正，对轴表面保护膜进行检查和重新镀上硬铬保护膜，对锁定装置底座损坏进行修复，将接力器液压系统高压软管改造为无缝钢管并固定牢固，选购优质密封元件进行更换，特别是在接力器开腔侧活塞上增加一道 型密封件，两道 型密封件互备，对活塞两侧启闭腔标记密封件开口方向，方便正确安装使用。这些处理措施和技术改造，提高了接力器防锈、防腐蚀、耐温耐压耐磨性能。蝴蝶阀接力器回装后，向腔体内注入化验合格的液压透平油，根据设计试验要求，按设计油压的 倍（）油压进行耐油压试验，保压 无渗漏，并做好保压记录；然后再进行 次蝴蝶阀接力器动水开关阀试验，确保接力器运行正常。蝴蝶阀接力器 修后的运行效果蝴蝶阀接力器 修后投入运行以来，接力器腔体液压油压力稳定，保持在压力额定值 ，修前的滴、跑、窜、漏油现象从根本上得以消除；液压油泵启动补油打压运行频率由原来间隔 一次变为每月一次，提高了油泵运行效率；接力器液压锁定装置易误动现象已消除；现地或者远方启闭接力器正确动作率为，接力器动作可靠性进一步提高。另外，在 年北盘江流域年天然来水较往年同比减少 的情况下，通过对接力器等主辅设备油渗漏隐患的处理，提高机组运行等效可用系数，保证机组高利用小时运行，实现单机王国兵：善泥坡发电厂 号机组蝴蝶阀接力器油渗漏原因分