水电站大型进水球阀检修探讨

马海涛（浙江北溪水电开发有限公司，浙江 永嘉 325100）



水电站大型进水球阀检修探讨

马海涛
（浙江北溪水电开发有限公司，浙江 永嘉 325100）

摘要：针对水电站大型进水球阀在实际检修中，发现的问题及非常规的处理方法进行了分析和总结，希望能给同类型的水电站球阀检修提供参考和帮助。

关键词：大型球阀；检修

0前言

高水头的水力发电站一般会采用大型的球阀作为机组的进水阀门，大型球阀不同于一般的球阀，由于其结构及工作原理复杂，维护和检修都存在一定的难度，一般该类型的球阀均采用高油压接力器进行操作。下面就从北溪电站球阀的构造及功用探讨大型球阀的检修步骤及注意事项。

北溪水电站位于浙江省永嘉县潘坑乡附近，距永嘉县城90 km。电站装有2台18 MW的水轮发电机组和2台Φ1.2 m的球阀。球阀功用是：进水管道或机组检修时关闭阀门以切断水流；机组长期停机时，关闭阀门以减少水流漏损；机组发生事故而导水机构失灵不能关闭时，紧急关闭阀门，以防事故扩大。

1基本参数

型号：QF240-WY-120；

最高静水头：238.8 m；

最大升压水头：310 m；

公称直径：1.2 m；

额定工作油压：14 MPa；

最低工作油压：9.8 MPa；

球阀开启时间：120 s由油压操作一个Φ160接力器；

球阀关闭时间：120 s由重锤操作。

基本结构见图1。

图1球阀基本结构

2性能简述

（1）本阀由上游压力水来操作密封环实现球阀密封，由接力器来开启球阀，重锤关闭球阀。

（2）阀体采用中分结构：分为上游阀体和下游阀体，上、下游阀体由18个M100螺柱和8个M140螺柱及螺母把合，两半阀体之间有？12密封条密封。上游阀体由锥筒和2个法兰焊接而成，下方焊有2个支腿，与密封圈接触部位堆焊铝青铜。上游阀体上游32-M56与上游延伸法兰把合螺孔，在上游阀体进口部位顶部有一个M18排气孔，周向布置8-M48手动锁定孔，水平方向布置2个信号反馈孔，正下方有排水孔和释压孔，在周向还有压力腔进水孔，测压孔，差压控制器孔等。下游阀体也由锥筒和两个法兰焊接而成，下部焊有2个支腿，与密封圈接触部位堆

（3）活门由钢板和左、右枢轴焊接而成，活门支撑在球阀上，与轴瓦接触部位堆焊不锈钢，活门在开启位置时圆筒内形成流道，活门具有足够的强度和刚度，在关闭位置时用以切断水流。

（4）球阀密封采用刚性密封，材料为0Cr13Ni5Mo，上游为检修密封，下游为工作密封，上、下游密封均由上游压力水操作，检修密封还配有手动锁定装置。

（5）球阀两端枢轴密封结构，左右各有1个Ф300的轴瓦，材料为ZCuSn10P1，轴瓦的内、外圈各有1 道O型密封，以防止漏水。阀体和活门之间设有1个铜环，防止阀体与活门之间的接触摩擦，铜环与阀体的间隙为2 mm。在阀体的右侧外端设置了一个压盖，压盖内圆与枢轴之间布置一道枢轴密封。在压盖与转臂之间又布置一个铜环，其作用是当活门左、右串动时，当作限位摩擦块，铜环与转臂的间隙为0.5 mm。

3球阀检修的措施

（1）对于长隧洞引水式水电站而言，在机组进水球阀大修前首先要对引水隧洞进行放空，对于水头200 m以上的机组，我们首先在进水口闸门落下后，开单机进行发电放水，以便快速放空隧洞直管段的水量，但这样做存在一定的风险，由于流量过大真空度的影响会导致引水隧洞局部塌方，所以在发电放水时要组织好措施和人员，密切监视钢管水压，机组震动及机组出力，也就是要保障单位流量安全，可通过隧洞的直径和机组的流量计算安全流量数值。

（2）根据球阀数据准备好适合的液压拉伸器以及专用拆装工具，由于球阀大修周期偏长，大型螺柱保养不当拆除及安装存在一定的难度，首先工器具要适用。

（3）准备好相关的金属密封件、橡胶密封件及特殊材料密封件的备件。

（4）准备好球阀检修完后的打压设备及闷头等专用工器具。

4球阀检修方案

4.1现场检修方案

由于大型球阀的拆装困难，为了就地实施大修方案，可以根据现场情况设计检修方案，本球阀是分半结构，两端的枢轴密封更换在现场难度较大，活门重量过大压在枢轴密封上，对于运行近10年的阀体将枢轴密封向外拔出并非易事。现场阀体不分解的情况下检修过程如下（整体检修工装示意图见图2）：

图2基本检修工装示意图

枢轴密封：枢轴内外设有2道密封，枢轴内侧轴瓦上安装O型密封圈，这道密封不起密封作用。只是用来形成一个屏障阻止沙子绞进水中，并防止沙子从轴瓦和活门枢轴穿过。更换此2圈O型密封需拆下轴套。枢轴外侧安装轴用Yx圈和Ф8橡胶条，该密封安装在压盖上，此密封起到封水的作用。该密封更换方便，只需掉拆下阀的操作装置（操作接力器，重锤，转臂）即可更换。两种情况需更换轴套：当枢轴轴套磨损严重 （轴套偏磨），活门枢轴与轴套间隙加大，球阀全关时漏水严重或轴套损坏情况下。

右轴套拆卸：将重锤、接力器与转臂脱开，将转臂拆下。在右轴头上加工2-M30螺孔，用于把合假轴。左轴头加工4-M30螺孔用于把合压盖。将小垫板、调整垫、假轴固定在活门右侧上，用活门支撑将右侧活门枢轴撑起，检测右枢轴与轴套的间隙，将四周间隙调均匀。将左侧活门压盖拆下，用压块、压盖固定，目的是将活门固定在原位置上，不影响活门主密封。原铜套上Ф330分布圆上有4个M12螺孔，在相间位置再加工4个M12螺孔，用于拆卸轴套。将8-M12螺杆拧在轴套上，同时均匀缓慢拧紧8根螺杆，直至将轴套全部拆下。在活门和阀体间将垫块安装好。将活门支撑拆除。

左轴套拆卸：将假轴固定在活门左侧上，用活门支撑将左侧活门枢轴撑起，检测左枢轴与轴套的间隙，将四周间隙调均匀，同时将右侧活门用右轴头支撑固定。原铜套上Ф330分布圆上有4个M12螺孔，在相间位置再加工4个M12螺孔，用于拆卸轴套。将8-M12螺杆拧在轴套上，同时均匀缓慢拧紧8根螺杆，直至将轴套全部拆下。在活门和阀体间将垫块安装好。将活门支撑拆除。

右轴套安装：将假轴装在右轴头上，用活门支撑将活门撑起，拆下活门和阀体间垫块。装上大垫板，通过16-M16螺杆均匀拧紧将轴套推入。轴套安装到位后，将活门支撑、假轴拆下。

左轴套安装：将假轴装在右轴头上，用活门支撑将活门撑起，拆下活门和阀体间垫块。装上大垫板，将轴套和假轴间用垫块垫起，垫块最好选用塑料块，轴套注意不用倾斜，通过16-M16螺杆均匀拧紧将轴套推入。轴套安装到位后，将活门支撑、假轴拆下。

主密封间隙检测：换完轴套后，检测球阀上、下游侧密封环与压环的间隙，间隙合格后方可充水。换球阀密封环、压环：将密封环I、密封环II推到全关位置，检测密封环与压环的间隙，损坏不严重，可采用手工方法修磨密封面，提高密封效果。若密封环、压环损坏严重，需更换密封环I、II和压环。

准备工作：上游闸门已关闭，流道内水排干净，活门处于全关位置。

检修密封松开，转臂锁锭拔出。将旁通阀管路上的伸缩节拆开，再将旁通管法兰与上游压力钢管、蜗壳的M20把合螺拴松开。松开压环上的M20螺母，将压环、三角密封条拆出。拆出与蜗壳把合的M36螺柱，将法兰拆出。用M56液压拉伸器对称松开M56螺母，螺拴拉伸值需大于0.3 mm后再松螺母。将伸缩管拆出。将重锤、接力器与转臂连接的销子脱开。拆工作密封（下游密封）拆下下游支撑环与下游阀体把合的4个M20螺钉，将下游支撑环、密封环II拆出。拆下压环。拆地脚螺栓螺母，将阀的地脚螺栓的M64螺母松开。向下游整体移动球阀在阀的地基上垫一块10 mm厚钢板，与基础板齐平。用M56X4液压拉伸器将螺柱拉伸0.3 mm以上，松动M56螺母，拆下M56X4X370螺柱。利用阀体上的吊耳，将阀整体吊起，向下游侧移动到蜗壳的法兰接触。

拆检修密封（上游密封）准备工作：检修密封的锁锭装置已拆下。

先拆下辅助连接法兰与上游支撑环上的4-M20连接螺钉，拆下上游支撑环与上游阀体的4-M20连接螺钉。拆下上游支撑环、密封环I、压环。

回装工作：将压环装在活门上，M20螺钉一定要拧紧，可涂乐泰胶防松。将密封圈I、密封圈II、密封圈III分别装在密封环I、密封环II上，将上游支撑环与上游阀体把合。注意上游密封锁锭同时装好。将阀体吊到工作位置，将下游支撑环与下游阀体把合。检查密封环I、密封环II与压环不应有间隙，密封环I、密封环II应移动灵活。把合下游阀体与伸缩管32-M56螺柱，用液压拉伸器拉紧，残余伸长量为0.28 mm。安装法兰、三角密封、压环。装压环时注意一圈三角密封条的压缩量要均匀。

4.2整体拆除返厂检修方案

如果现场检修难度过大，费时费力，则在条件允许情况下，可考虑将球阀整体拆除吊装返回阀门厂车间内的方案。在生产厂家的车间内，试压设备及专用工器具齐全，阀体整体分解更换密封相对比较容易。检修上、下游阀体密封条为Ф12密封条，若分半面漏水，需将上、下游阀体拆开。若采用此方式检修，可同时换枢轴轴套。此方式检修，装完后需重新做球阀的压力试验和密封试验。

5检修注意事项及耐压试验

检修过程中，拆装要注意每一个细节，阀体附件的位置，螺柱的位置，各定位销的位置最好做好标记，做到原来的设备回到原来的位置，尤其是通过外力敲打拆装的大型销钉一定要注意正确的进出方向，返回生产车间检修对于小型阀门厂起重设备不足的情况下，可采用两辆叉车左右叉住整个阀体悬空，拆除把合螺柱进行解体，回装同理。

耐压试验过程，首先将球阀装配好，活门处于全关位置。

阀体试验：把上下游密封环向后移，使球阀处于非密封状态。将前后两个打压闷头（试验工装）间注满水，并且每次间隔1.0 MPa，升压3.6 MPa。保压10 min，然后卸载至零。

活门和密封的试验：1）下游密封试验：将下游密封腔充压至2.35 MPa，保压10 min，并检查下游打压闷头排水孔的密封漏水量（允许漏水量0.41 L/min），将下游密封和上游打压闷头与下游密封间的空间升压至3.6 MPa，并保压5 min，然后将上述两个空间卸载至零。2）上游密封试验：上游打压闷头和上游密封间的空间充压至2.35 MPa，保压10 min，并检查下游打压闷头排水孔的密封漏水量（允许漏水量1.6 L/min），将上游密封环的机械锁锭松开，并测量每个垫圈的厚度。上游密封环背后的压力恢复至零，检查密封的漏水量，该状态保压5 min。密封和上游打压闷头与下游密封间升压至3.6 MPa，上游打压闷头和上游密封间的空间和密封背后卸压至零。

6结语

电站的球阀运行近16年，期间阀门金属密封因人为误操作或者控制回路信号故障导致的球阀密封损坏比较常见，检修方案我们第一次采用现场更换密封及左、右枢轴密封的方案，检修过程费时费力，首先要加工各种专用工器具，采购试验设备等。检修所需要的费用较大，最近一次我们采用和小阀门厂合作的方式，返回车间检修，整体拆除，检修过程全在阀门厂内进行，我们技术人员同对方共同想办法解决难题，最终检修效果良好，费用只需原来的一半左右。通过实践，在大型球阀检修中学习了技术也解决了问题，希望通过此文对同类型的水电站球阀检修方案及方法提供参考和帮助。

参考文献：

［1］北溪水电站球阀部分设计资料［Z］.

中图分类号：TV732.7

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2016）06-0057-04

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.020

收稿日期：2016-02-17

作者简介：马海涛（1976-），男，高级工程师，从事水电厂运行和设备检修管理工作。焊铝青铜。下游阀体出口部位有32-M56与伸缩节把合螺孔，出口部位正下方有1-M20排水孔和1-M18释压孔，水平方向有2个信号系统用孔，还有G1/2压力腔进水孔、测压孔、G1/2差压控制器孔。