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上海滬工閥門廠(集團(tuán))有限公司

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滬工閥門

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(本篇文章上篇:《蝶閥關(guān)閉故障分析及處理方法(上篇)》)

3.3 在蝶閥關(guān)閉過程中關(guān)閉蝶閥所需力矩小于軸承處所受到的摩擦阻力矩

為了防止泥沙淤積妨礙閥門開啟,蝶閥下緣逆水流關(guān)閉,動(dòng)水力矩 M 總是趨向使活門關(guān)閉,活門上的動(dòng)水壓力沿水流方向的分力 p 順?biāo)鞣较,垂直分?P1 方向向上。

活門關(guān)閉時(shí),水完全靜止,活門上承受靜水壓力。由于活門上、下的位置差異,靜水壓力的作用中心在活門中心線以下,這樣,對(duì)于臥軸蝶閥活門,就產(chǎn)生了使活門轉(zhuǎn)動(dòng)的靜水力矩。

在芹山水電站中,蝶閥處于接近全關(guān)的位置不能正常關(guān)閉。

閥門操作中,操作機(jī)構(gòu)各轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸處均存在摩擦力和摩擦力矩。其中,閥軸與軸瓦間的摩擦力和力矩是主要的,其數(shù)值占據(jù)總的摩擦力降摩擦力矩的絕大部分。

根據(jù)設(shè)計(jì)工況,閥軸和鑄鋁青銅的摩擦因數(shù)一般取拜 μ=0.15,所以在最高水頭 121.5m 時(shí),蝶閥可以靠本身配置的重錘進(jìn)行自動(dòng)關(guān)閉。而要出現(xiàn)蝶閥不能自動(dòng)關(guān)閉現(xiàn)象必須的條件是 μ>0.27。因此可以得出以下結(jié)論:

芹山水電站 #1、#2 蝶閥在運(yùn)行 2 年以后,在關(guān)閉時(shí)出現(xiàn)了不同程度的關(guān)不到全關(guān)位置的現(xiàn)象。我們分析認(rèn)為,出現(xiàn)這種情況的原因有以下 2 點(diǎn):

(1)蝶閥在經(jīng)過 2 年多的運(yùn)行后,閥軸和軸承之間有可能出現(xiàn)泥沙沉淀,導(dǎo)致閥軸和軸承之間的間隙減小,軸承摩擦因數(shù)增加。在閥門的關(guān)閉過程中,當(dāng)活門接近全關(guān)位置時(shí),活門上、下游之間形成一個(gè)壓差,這個(gè)壓差會(huì)在閥軸上產(chǎn)生一個(gè)阻礙關(guān)閉的力矩,這個(gè)阻力矩與軸承的摩擦因數(shù)成正比,當(dāng)阻力矩大于閥門關(guān)閉力矩時(shí)會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象。

(2)軸承經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后,軸承潤滑面可能有腐蝕,軸承出現(xiàn)了磨損,摩擦因數(shù)增加,也會(huì)導(dǎo)致上述現(xiàn)象。

4 處理方法

(1)改變關(guān)閉蝶閥的操作程序。在關(guān)閉蝶閥的同時(shí),打開旁通閥,在關(guān)閥結(jié)束后,再關(guān)閉旁通閥。這樣,可以讓蝶閥在關(guān)閉過程中前、后水壓始終平衡,消除了關(guān)閥過程中蝶閥上、下游之間的壓差,大大降低了關(guān)閉時(shí)的摩擦阻力,使關(guān)閥能順利進(jìn)行,而且可以減少軸承潤滑面的磨損,增加蝶閥軸承的使用壽命。

(2)現(xiàn)配置的 2 個(gè)重錘的側(cè)面各預(yù)留有 4 個(gè) M30 的螺孔,可在重錘上加一些鋼板,然后用螺絲緊固。這樣就增加了重錘的質(zhì)量,從而增加蝶閥關(guān)閉時(shí)的重錘力矩,使蝶閥在軸承摩擦系數(shù)增大時(shí)也能順利關(guān)閉。

在以上 2 種方法中,如果采用第 2 種方法進(jìn)行改造,蝶閥可在一段時(shí)間內(nèi)比較順利地自行關(guān)閉,但運(yùn)行時(shí)間長了以后,隨著泥沙在閥軸和軸承之間的沉淀和軸承潤滑面的進(jìn)一步磨損,摩擦因數(shù)增大引起摩擦阻力越來越大,蝶閥有可能又不能自行關(guān)閉,甚至需更換新軸承。因此,在考慮到處理上述問題的難度和電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,在采用了修改蝶閥關(guān)閉流程的方法,如圖 1 所示(圖中灰色為改進(jìn)增加流程部分)。

改進(jìn)后的蝶閥關(guān)閉流程圖
圖 1 改進(jìn)后的蝶閥關(guān)閉流程

5 實(shí)際應(yīng)用情況

芹山水電站蝶閥關(guān)閉流程經(jīng)過改進(jìn)后,在關(guān)閉的同時(shí)開啟旁通閥,對(duì)閥后充水。蝶閥在上、下游無水壓差的情況下關(guān)閉。在此過程中,基本消除了作用在活門上的靜水力矩,同時(shí),大大減小了閥軸的摩擦力矩。實(shí)踐表明,改進(jìn)后蝶閥運(yùn)行穩(wěn)定,自行關(guān)閉正常,關(guān)閉效果良好。

同時(shí)考慮到機(jī)組過速時(shí),因調(diào)速器主配壓閥拒動(dòng),需使蝶閥關(guān)閉來防止機(jī)組過速。在這種方式下,為防止由于關(guān)閉蝶閥時(shí)開旁通閥造成機(jī)組轉(zhuǎn)速升高,在過速保護(hù)裝置動(dòng)作油管路中,并一油管至調(diào)速器事故電磁閥。當(dāng)過速保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí),事故電磁閥也動(dòng)作,調(diào)速器主配壓閥快速朝關(guān)側(cè)動(dòng)作,關(guān)閉導(dǎo)葉,防止機(jī)組飛逸。

6 結(jié)束語

應(yīng)用該關(guān)閉流程的蝶閥,由于在關(guān)閉時(shí)蝶閥前、后水壓平衡,受靜水壓力較小,大大減少了閥軸的摩擦力矩,也減小了蝶閥的主軸及軸承的磨損,延長了蝶閥主軸及軸承的檢修周期,同時(shí)也保證了蝶閥的穩(wěn)定運(yùn)行,確保了水電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

若在含泥沙量較大的水電站使用蝶閥,最好不要采用該種帶自關(guān)閉裝置的蝶閥,因?yàn)椴捎脦ё躁P(guān)閉裝置的蝶閥,運(yùn)行時(shí)間長了以后,隨著泥沙在閥軸和軸承之間的沉淀和軸承潤滑面的磨損,軸承摩擦因數(shù)增大引起摩擦阻力越來越大,蝶閥最終將不會(huì)自行關(guān)閉。這必將增加蝶閥檢修次數(shù),減少蝶閥使用壽命,不利于水電站的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。

(全文完)


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