水轮机进口蝶阀拒动原因查找及系统改造方法

2019-11-11刘进雄乐建华

中国设备工程 2019年20期

关键词：重锤蝶阀力矩

刘进雄，乐建华

（中国华电香港有限公司，北京 100031）

某电站四台机组投产运行6 年，每台机组配置一个蝶阀，用于机组故障紧急关闭或检修隔离。四台机组蝶阀为PDF154-WY-380 双重锤蝶阀，蝶阀操作方式为液压开阀，自重关阀。

机组投运不到一年，四台机组蝶阀先后发生拒关故障，四台机组均有发生且累计次数较多。虽在发生第一次拒关故障时，即迅速采取了增加临时配重、定期开关试验等措施，但仍未彻底解决问题，对机组的安全稳定运行造成了威肋。

1 因果图法原因分析

为查找故障原因并彻底消除故障缺陷，提升机组的安全运行水平，根据原因分析因果图法对故障产生的可能性进行逐条分析，如图1。

现场进行多次开关试验，试验结果如表1 所示。

经多方验证，确定蝶阀拒关故障的主要原因为：

（1）设计不完善，关阀力矩较小是根本原因。蝶阀开启时，重锤趋于垂直，重锤轴线角度现只有15°；若增加到25°，重锤力矩将增加63.3%（sin15°=0.259，sin25°=0.423），将会有效增大关阀力矩。原设计考虑重锤到承重墙空间太小，重锤角度加大时与接力器太近，基于安全考虑，重锤角度不能太大，且机组及蝶阀已投运，不可能再更改厂房结构，但可以通过其他手段增加关阀力矩。

图1 蝶阀拒关因果图分析

表1 蝶阀关闭试验情况统计表

表2 增加关阀力矩方案

（2）随着蝶阀运行时间延长导致阀轴摩擦力矩增大是重要原因。从临时配重过程可以看出，关阀力矩与阻力矩基本处于平衡临界状态，安装过后其他力矩都是不变的，变化增大的只有是阀轴摩擦力。阀轴摩擦力矩主要来自阀轴内端的Yx 密封圈、轴承和阀轴外端的填料。Yx密封圈的摩擦力矩主要来自于管道内水的压力，变化不会很大，不足以产生较大的阻力矩来阻止蝶阀关闭；轴承的摩擦力矩与轴承的摩擦系数有关，随着运行时间的推移，轴承摩擦系数会逐步增加，轴承摩擦力矩增大；填料摩擦力矩与调节螺栓的预紧力和填料摩擦系数有关，摩擦力矩也会随摩擦系数增大而增大（表2）。

2 改造方案比选及实施

经过前期调研及数据统计分析，决定对四台机蝶阀进行技术改造，为了确保实施的有效性，在制定技改方案前进行了技改方案的选择。最终确定的解决方案为：

2.1 在原蝶阀重锤上焊接永久配重块

（1）确定配重块材料和重量；（2）选择增重块与原重锤的连接方式；（3）绘制配重块加工图并加工制作；（4）吊出原重锤，焊接配重块；（5）回吊重锤。

2.2 结合机组小修，对原先蝶阀关阀回路增加液压关阀功能

（1）确定增设液压关阀方案并出图纸；（2）现场装设液压回路；（3）液压系统调试。

2.3 更换蝶阀填料

制定了具体的技术改造对策，从1#机开始，完成后再进行其三台机的技术改造：

（1）在重锤上配置永久重块。①联系蝶阀厂家，确定配重块材料和重量。选取的材料为钢板，与原重锤相同；结合现场试验数据，加上一定裕度，计算配重块重量为单侧2 吨，两侧共4 吨。②讨论增重块与原重锤的连接方式，在焊接和螺栓连接两种方案中选择（表3）。③绘制配重块加工图（图2），联系金边厂家按图纸要求制作，并交货验收。④选择停机机会，组织人员做好安全措施，吊出蝶阀上的重锤，吊至安装场焊接配重块。⑤重锤配重块焊接完成后，检查焊接质量达标，将重锤回装至蝶阀，检查安装牢靠，符合连接要求。

表3 连接方案比选

图2 配重块加工图

（2）增设液压关阀回路。①讨论增设液压关阀回路改造方案，坚持改动最小、关阀有效的原则，利用原液压回路的备用接口，确定仅在主油缸的有杆腔增加一条压力油路，在关闭蝶阀时，给主油缸的有杆腔供给压力油，即可实现液压辅助关阀（图3 和图4）。②利用停机机会，对蝶阀液压回路进行技改。焊接副油路，从蓄能器压力油管加一个三通接头，将压力油接到副油路块，回油接到回油滤油器进油管，副油路块右边出油管连接主油缸有杆腔。③液压回路改造完成后，对蝶阀液压系统进行调试，经试验多次，增设液压回路均动作正常，接力器均能动作到位。