某大型电厂#3引水隧洞放空阀操作机构损坏原因分析及处理

王继承 贾 康 王利君 李 伟 周定方

(雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都 610051)

1 概述

某大型电厂引水系统采用“4洞8机”布置方式，引水隧洞长约17km。在此长度的引水隧洞长期运行使用过程中，需定期对引水隧洞进行检查处理，防止隧洞内部混凝土出现破损、积沙坑淤积或其他问题的出现从而导致整个引水系统发生大面积、不可弥补的缺陷，更进一步导致整个电厂多台机组无水可发电的严重事故。

2020年2月12日始，#3引水隧洞进入检修状态，此状态下需要保证#3引水隧洞进水口事故闸门及充水阀落至全关；#5、#6机上游调压室事故闸门预留适当开度(约1m)；#3引水隧洞2台放空阀全开；#3引水隧洞施工支洞进人门全开。在#3引水隧洞进行检修过程中必须严格保证上述措施被执行且不被更改。

2 问题描述及处理过程

2020年4月14日，专业人员在进行#3引水隧洞进人门封门、#3引水隧洞2台放空阀关闭工作的过程中，发现#3引水隧洞放空阀3273-2从全开至全关状态下关闭约30%开度后，已无法通过控制把手再操作球阀进行开启或关闭。

对#3引水隧洞放空阀操作机构进行逐步分解检查情况如下：

(1)拆开1级蜗杆传动机构外侧盖板检查蜗杆与齿轮连接正常，传动功能灵活正常。(2)拆开2级蜗杆传动机构顶部开度指示盖板，发现2级传动机构中的蜗杆左侧的圆锥滚子轴承破损，已脱离轴承与蜗杆之间的固定连接轴套，导致2级传动机构蜗杆在球阀关闭操作时会向左侧运动偏移后1级传动齿轮与2级蜗杆传动键失效，故球阀在操作过程中只能向球阀开启的方向操作，不能向球阀关闭的方向操作。(3)临时使用长50mm，Φ48mm圆钢安装在2级传动机构蜗杆的左侧盖板内，对2级传动机构蜗杆进行强制机械限位，保证2级传动机构蜗杆不会由于手轮向关闭方向的操作时2级传动机构蜗杆偏离固定位置，临时将球阀进行关闭。(4)经现场操作，已将3273-2、3273-1球阀关闭至全关(先关闭3273-2阀，再关闭3273-1阀，开启顺序相反)，检查排水总管已无明显漏水现象，漏水量与#3引水隧洞检修前一致。

3 原因分析

3.1 操作不当导致球阀损坏

此球阀已安装使用约10年，引水隧洞检修过程中均需操作此球阀，需要约2～3名成年人共同进行球阀手轮的旋转，尤其是在球阀的关闭过程中，操作人员经常不顾球阀全开、关机械限位的限位要求，强行操作球阀开启或关闭。在阀瓣与阀座接触后力矩增大的作用下依然强行操作手轮。此次球阀操作机构分解检查过程中发现2级蜗轮蜗杆传动机构的涡轮关闭侧已有与球阀全关机械限位硬性接触的金属凹痕，全关机械限位已扭曲变形。

3.2 操作机构内配件质量缺陷

此球阀操作机构内部主要包含2级蜗轮蜗杆传动机构，主要作用是进行力的放大，通过操作手轮旋转从而顺利的控制阀瓣的运动。

由于无此球阀的产品要素手册等文件，无法查阅齿轮的模数、分度圆等数据，无法根据表1的计算得出2级传动机构中蜗杆的轴向大致受力，根据现场试验可以得出2级涡轮蜗杆在转动过程中确切存在一定的轴向分力，球阀开启过程中水平向左，球阀关闭过程中水平向右(观察方式为面向水流方向)。

表1 引水隧洞排水阀蜗轮蜗杆传动机构相关力矩计算

进行球阀操作机构分解检查中发现2级蜗杆向球阀关闭方向运动的主要受力部件—圆锥滚子轴承移位及破损。且检查过程中不对球阀2级蜗杆的关闭方向进行机械限位时，2级蜗杆必然会在手轮向关闭方向旋转过程中移位至最大的位移位置，从而导致2级蜗杆与1级涡轮脱离。因此，不排除安装在2级蜗杆传动机构上的圆锥滚子轴承质量存在一定的安装质量问题。

4 处理情况

联系球阀厂家针对球阀操作机构、阀体内密封件等易损件进行备品采购，根据实际使用装配数量进行定额储备；增加此球阀的定期维护项目(不更改球阀状态)，主要从传动机构内部完整度检查、球阀本体防腐处理等增加球阀使用耐久度；根据现场环境及运行工况等综合因素选用操作机构为液压泵站作为操作动力源，球阀壳体为不锈钢材质，球阀内部密封为合金密封的球阀。

5 结语

某大型电厂引水隧洞放空阀操作异常的主要原因为人员在操作过程中操作方式不当，为保证现场使用情况，不惜在全开、关机械限位限制的情况下超出限位进行使用，造成操作机构内2级蜗轮蜗杆中涡轮滚动轴承损坏。因此在使用中需严格按照球阀操作机构限位进行使用，避免造成球阀损坏。