重锤式液控蝶阀不能动水关闭原因分析及处理

晋兆鹏，张坤祥

（中广核洪雅高凤山水力发电有限公司成都分公司，四川成都610000）

重锤式液控蝶阀不能动水关闭原因分析及处理

晋兆鹏，张坤祥

（中广核洪雅高凤山水力发电有限公司成都分公司，四川成都610000）

脚基坪电厂水轮机进口采用沃茨阀门（长沙）有限公司的KD741X-Vke型重锤式液控蝶阀，该蝶阀在机组运行额定转速以下时不能实现阀门的动水关闭，存在安全隐患，不符合相关要求。经过现场查勘及试验论证后，结合现场实际情况对液控蝶阀重锤进行了增加配重的方法，最终解决了液控蝶阀在特定工况下不能动水关闭问题。

液控；蝶阀；重锤；力矩

自动保压水轮机重锤式液控蝶阀是水电站管线系统截断或接通介质的理想设备，适用于装在水轮机前的压力钢管处，作为水轮机进水阀。在机组发生事故且导叶不能关闭时，动水关闭阀门，紧急截断水流，防止水轮机发生飞逸，确保机组安全。在停机备用时，关闭阀门，截断水流，防止水轮机导叶长期漏水，既能减少水能损失，又可以防止在导叶断面和立面处产生间隙气蚀。在检修停机时，静水关闭阀门，截断水流。但在实际使用过程中，由于有不能预料的特殊工况及复杂的使用环境，导致该液控蝶阀在特定工况下不能动水关闭，下面做简要分析及处理方法介绍。

1 自动保压重锤式液控蝶阀主要结构及工作原理

脚基坪电厂2800KD741X-16Vke防泥沙型重锤式液控蝶阀主要由驱动机构、阀体、阀板、阀轴等部件组成。该阀使用双偏心形式：一是将阀轴与阀体密封中心偏移一定距离，使其互不干涉；二是将阀板中心上抬管道中心线一定距离，使其在关闭阀门过程中，下半部迎水面积大于上半部，帮助阀门的关闭（见图1）。其打开是由液压油推动油缸活塞移动，油缸活塞带动与之连接的连接头使重锤升起，同时带动阀轴使阀板打开。其关闭是在重锤的作用下，摆动油缸内的压力油经液控管路流回油箱，利用重锤力矩带动阀板关闭来实现关阀；事故关闭是利用重锤力矩和动水的共同作用下带动阀板关闭来实现关阀。该液控蝶阀系统液压油压力远高于重锤举起时所需的液压油压力及锁定销拔出时的压力，不至于压力不足时不能拔锁定销造成不能关阀，该油路中

的弹簧式储能装置能实现系统的自保压（见图2）。

图1 液控蝶阀外形结构图（能看出其是偏心结构）

图2 重锤式液控蝶阀液压原理图

2 重锤式液控蝶阀不能动水关闭的情况说明及原因分析

脚基坪电厂3号机组A级检修后，在进行轴瓦温度考验后停机的过程中，由于导叶接力器的原因，导致导叶在关至14%时不能再继续动作（期间采用了所有能关闭导叶的紧急手段都未能成功关闭导叶），此时机组转速维持在额定转速的80%左右。在导叶无法正常全关的情况下，立即现地关闭液控蝶阀，但液控蝶阀也无法正常关闭，最后采用千斤顶施加力矩的作用下使蝶阀成功关闭。在《大中型水轮机进水阀基本技术条件》中明确指出机组在任何工况下，进水阀门应能动水关闭。

结合液控蝶阀自身结构、当时机组运行的特殊工况及蝶阀的控制系统分析，导致重锤式液控蝶阀不能关闭的情况，主要有以下几个原因。

（1）油箱油位不足导致液压系统无压致使锁定不能正常工作；

（2）电气控制回路故障导致关阀命令不能下达（该设备自动电气控制采用PLC控制）；

（3）液压回路不通或堵塞导致摆动油缸的油不能排回油箱；

（4）主轴与阀体轴孔内衬套之间的摩擦力矩过大或衬套失圆变形咬死；

（5）重锤自身倾角过大导致重锤力矩不够不足以关闭阀门。

根据现场分析出的原因逐一进行检查分析得出以下结论：

油箱油量充足，液压系统自保压工作正常，排除了因为无液压油或者液压油不足造成锁定等设备不能正常动作；在现地控制屏下达关阀命令时结合电气图纸从PLC本体的指示灯来看，各命令都能正确开出并执行，并且在执行关阀命令时液压回路中与摆动油缸连接的高压软管明显变软，说明该管路中的油压是按照关阀流程流回到了油箱的，液压回路并未堵塞；通过现场分析说明整个蝶阀的控制系统是不存在问题的，最后采用施加外部力矩改变重锤倾角的办法蝶阀最终平稳的实现了关闭，说明机械部分并不存在摩擦力过大或者咬死的情况；事后从重锤自身角度入手分析，采用工程测量仪器测量了蝶阀全开时重锤的角度均符合厂家技术资料要求及国家相关规范，图3为测量数据。

从测量的实际数据来看均在图纸标注的75°内，也符合机械行业相关标准的的要求；说明重锤自身角度也是符合要求的；但结合当时运行的工况来分析，是否是由于当时的特殊工况，机组转速并没有在额定，引用流量有所减小，导致动水力矩不足，从而使蝶阀不能动水关闭。在厂家的技术说明书上也得到了论证，即在非正常情况下关闭蝶阀时需要利用重锤力矩和动水力矩的共同作用下才能关闭蝶阀，在后期进行的关阀试验中也证明了这一点，即在机组额定转速的情况下进行动水关闭蝶阀能顺利实现全关。

3 重锤式液控蝶阀不能动水关闭的处理结果

根据现场得出的结论，最终确定了两种解决办法，第一是改变重锤角度。第二是配重。由于改变角度工序复杂且不便于操作，最终采用增加重锤重量的办法。逐步在2个重锤上增加配重物并且对蝶阀做特殊工况时的动水关闭试验，最终在每个重锤增加至100 kg时机组在特殊工况下蝶阀能正常关闭。在对重锤配重后对蝶阀进行了模拟正常工况、事故工况的关闭，其都能顺利的完成关闭,关闭时间也在规范要求内，配重后在不调整油压的情况下重锤也能顺利举升，并未对蝶阀原有控制系统造成影响，从

图3 蝶阀全开时重锤角度测量数据

而有力的确保了机组安全。图4为实际的配重方案图。

图4 重锤配重方案图

4 结束语

简单介绍了该型蝶阀不能在特殊工况下动水关闭的原因，发现该型蝶阀不具备《大中型水轮机进水阀基本技术条件》中，机组在任何工况下都能动水关闭的要求。通过现场技术分析，对该蝶阀进行了可靠有效的处理，确保了该型蝶阀在特殊工况下能正常关闭，为类似情况的处理提供了依据。

[1]JB/T5299-1998液控止回碟阀[S].

[2]希斯威系列KD741X-VKe型水轮机进水重锤式液控蝶阀说明书[Z].

[3]GB/T14478-93大中型水轮机进水阀基本技术条件[S].

[4]沃茨阀门（长沙）有限公司.2800KD741X-16VKe阀门图纸[Z].

TV732.7

B

1672-5387（2017）02-0036-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.02.013

2016-08-15

晋兆鹏（1990-），男，从事电厂检修及维护工作。