（北京十三陵蓄能电厂 102200）
摘要：十三陵抽水蓄能电厂中由于机组工作水头高、要求水力损失小、漏水量少,因此进水阀采用球阀。球阀在抽水蓄能电厂中有着重要的作用，其安全可靠的控制不仅决定着电厂机组运行的经济性和安全性，而且决定着整个抽水蓄能机组地下厂房的安全性。4号机组主进水阀为球形阀，2015年2月19日巡视时发现该机组球阀在机组停机状态下球阀工作密封处有过水声音出现，声音异常。本文对此进行了分析。
关键词：4号机组；进水阀；异音
一、球阀简介
球阀作为高水头抽水蓄能电站机组的第一级阀门，安装在引水钢管的上游侧，具有关闭严密、漏水量小的特点。球阀在抽水蓄能电厂中有着重要的作用，其安全可靠的控制不仅决定着电厂机组运行的经济性和安全性，而且决定着整个抽水蓄能机组地下厂房的安全性。保证球阀密封环动作可靠性和密封性，使机组能随时接受负荷，具备运行的灵活性和速动性；防止飞逸事故的扩大，当机组和调速系统发生故障后，可以在动水中紧急关闭球阀，截断水流，防止机组飞逸时间超过允许值，避免事故扩大。
综上所述，球阀有如下特点：①结构简单，密封性能良好；②操练灵活，易实现快速启闭。
4号机组主进水阀为球形阀，简称球阀。安装在引水管道与蜗壳进口延伸段之间，阀门上游端与上游延伸段（焊接在上游引水高压钢管上）之间用螺栓连接，阀门下游端通过下游延伸段连接在蜗壳的进口延伸段上。其主要作用为开停机时开启或关闭球阀，开通或关断水流，机组检修时隔离机组与上游水道，保证检修安全和其它机组的正常运行，当机组发生故障，导叶拒动时，可以动水关闭，截断水流，防止发生飞逸事故。因此球阀的作用有以下几点：①开停机时开启或关闭球阀，接通或关断水流(先关导叶后关球阀)；②机组检修时隔离机组与上游水道，保证检修安全与其它机组的正常运行；③当机组发生故障时(导叶无法关闭)，动水关球阀，防止发生飞逸事故。
二、缺陷现象
2015年2月19日巡视时发现4号机组球阀在机组停机状态下球阀工作密封处有过水声音出现，声音异常。怀疑工作密封投入不良所至。随后远方开启球阀，球阀正常打开，此时工作密封退出腔压力为5.2Mpa，投入腔压力为0Mpa，正常；远方关闭球阀，球阀正常关闭，此时工作密封退出腔压力为0Mpa，投入腔压力为5.2Mpa，正常，关闭后球阀工作密封处过水声音消失，在试验中工作密封4个位置接点反馈正常。接着连续远方开关球阀3次，球阀均能正常开启、关闭，并且球阀工作密封处无异常声音出现，由于4号机组处于备用状态，检查球阀工作密封需将蜗壳排水，暂时不具备处理条件，待机组月度定检尾水管排水时再检查工作密封运行情况。
三、缺陷分析
十三陵电厂球阀工作密封结构形式如下图：
出现异音是由于压力钢管的高压水由高压侧向低压侧泄露导致的。造成此现象存在以下几种可能：1、球阀工作密封投入腔的高压水向尾水泄露；2、球阀工作密封投入腔的高压水向球阀工作密封退出腔泄露；3、球阀本体的高压水向尾水泄露。如下图：
因此，通过上图可以看出，由以下几个方面可能造成异音：
1、球阀工作密封投入腔的盘根（0501/9）存在缺陷；
2、球阀工作密封投入腔的盘根（0501/10）存在缺陷；
3、球阀工作密封静环上的止封线存在缺陷。
四、球阀检查情况
电厂于2015年2月28日机组月度定检期间对4号机组工作密封进行检查。情况如下：
4.1外观检查
蜗壳人孔门开启后对4号机组工作密封进行检查，共发现三处异物和两处压痕（从下游往上游看，如图所示）。其中异物分别处于10至11点钟之间（图4）、7至8点钟之间（图5）和6至7点钟之间（图6）；两处压痕分别处于4与5点钟之间靠近5点钟处（大约长100mm、形状不规则，图7）和5与6点钟之间靠近5点钟处（大约长120mm、形状不规则，图8）。两处压痕均未对球阀静环止封线造成损伤。同时通过观察我们发现球阀密封静环止封线无明显凹痕，只有过水痕迹，因此可以判断静环无损伤。
4.2变形测量
带压测量滑动环与衬套配合面间隙时，0.45mm塞尺能够全部通过，而0.5mm塞尺未能通过。因此可以判断球阀密封滑动环受力均匀、与衬套配合面间隙均匀，无变形现象。
4.3保压试验
1)投入腔作水压试验：保压5分钟，水压由5.2MPa降至5MPa。观察滑动环与外衬套配合面处无明显漏水现象，说明滑动环外侧盘根（0501/9）无明显破损现象；同时球阀密封排水管处无明显流水现象，说明滑动环中间的盘根（0501/10）无明显破损现象。因此可以认为投入腔上的两道盘根可以起到密封效果。
2)退出腔作水压试验：保压5分钟，水压由5.5MPa降至5.2MPa。观察滑动环与内衬套配合面处无明显漏水现象，说明滑动环内侧盘根（0501/11）无明显破损现象；同时球阀排水管处无明显流水现象，说明滑动环中间的盘根（0501/10）无明显破损现象。因此可以认为退出腔上的两道盘根可以起到密封效果。
因此通过保压试验发现：球阀滑动环上的三道盘根只有轻微磨损现象，可以正常使用。
4.4数据测量
以静环为基准从下游往上游看，分别测量12点钟、3点钟、6点钟、9点钟位置的工作密封行程，测量结果见下表。
通过测量，我们得出以下两点结论：
1）工作密封行程：12点钟：7mm；3点钟：8mm；6点钟：7mm；9点钟：6.5mm
结论：考虑测量误差，滑动环行程大约为7mm（与上一次的测量数据一致）。
2）转子位置：12点钟与6点钟偏差0.5mm，3点钟与9点钟偏差1mm。
结论：考虑测量误差，转子位置处于正常关闭位置，不会对密封面产生影响。
4.5最小动作压力测量
测量工作密封投入腔、退出腔最小动作压力，结果均为0.2MPa。与以前检修时测量数据吻合，通过试验可以认为球阀工作密封投入、退出滑轨无卡涩，动作良好。
通过对4号机组球阀工作密封的检查，我们判断：1）球阀三道专用盘根轻微磨损但并不严重，可以正常使用。因此可以排除导致异音发生的第一种和第二种情况。2）密封静环与滑动环止封线基本完好，无明显凹痕，基本保证密封效果。即使有一定的漏水量，但不会造成球阀异音。
结语
通过上述分析，2015年2月19日出现的球阀异音，是工作密封投入后，在静环5点钟处有异物卡阻，导致密封面间隙过大，球阀本体高压水向蜗壳泄漏而出现的。因此可以断定2月19日4号机组球阀工作密封出现异音为偶发事件。今后应采取多种手段防止异物进入水道，避免此类事件的发生。
参考文献：
[1]郭峰,杨存勇.进水球阀及操作系统安装技术措施[J].水电站机电技术.2016(10)
[2]李国和.进水阀工作密封损坏原因分析及处理[J].水电站机电技术.2005(05)
论文作者:许旭辉,张光宇
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/18
标签：球阀论文; 机组论文; 工作论文; 测量论文; 现象论文; 电厂论文; 盘根论文; 《电力设备》2016年第24期论文;