蝶阀检修常见故障与改造方案探究

蝶阀检修常见故障与改造方案探究

谢严峰

国家电投集团贵州金元遵义水电开发有限公司

【摘要】随着国家综合实力的提升，各项基础设施建设越来越完善，尤其是对于民生工程来说，国家近年来逐渐加大了投入力度，并取得了非常显著的成果。但由于发展时间较短，在很多方面受到技术、设备和人员等因素的影响，出现了一些问题亟待解决。比如，随着我国经济的快速发展，水电站的建设数量不断增加，而对于水电站来说，水轮发电机组是保障水电站正常发电的基础，如果水电站发电机组出现问题，就会影响到水电站的整体运行状态，造成严重的经济损失，因此加强对水电站机组的检修具有重大的实际意义。目前在水电站主阀中的运用比较多的蝶阀，就经常出现一些故障，不但对检修维护有很大影响，甚至对整个水电站的正常运行会造成一定威胁。基于此，本文就针对水轮发电机组的进水蝶阀常见的故障及改造方案进行简单的阐述。

【关键词】水电站;蝶阀；故障；改造方案

在水轮发电机组中，进水蝶阀是非常重要的组成部分，主要是在水轮机蜗壳延伸管的大型阀门上进行安装。通过阀门控制水源，确保水轮发电机组的有序正常运行，所以对于整个水轮发电机组来说，蝶阀的作用非常重要。但目前受到多种因素的影响，经常会出现故障现象，严重影响了水轮发电机组的正常运转，因此对蝶阀的故障展开研究，提出更加完善的改造方案非常关键。

一、水轮发电机组蝶阀概述

（一）蝶阀的应用

一般情况下，水轮发电机组引水钢管过长或是一管多机的情况下，就需要安装水轮机进水阀。如果是是一管多机的时候，1台机组投运后共用1个引水钢管，不会对机组的正常运行造成影响。如果是引水钢管过长的情况下，安装进水阀可能会出现保护拒动截断水流，从而对机组形成保护动作。并且，还能够有效降低水击力对水轮机导水机构造成破坏。

（二）蝶阀的工作原理

开阀启动油泵把压力油输入蓄能器至额定压力后自动停止。蓄能器提供压力油，打开液压旁通阀，介质进入水轮机蜗壳，空气阀自动排气，等到阀前后平压后解除液压锁锭，开启进水蝶阀。开启进水蝶阀后投入液压锁锭，关闭旁通阀。这里注意的是在关闭旁通阀的时候，首先要对液压锁锭接触，关闭阀门后投入液压锁锭。

（三）蝶阀主要结构

进水蝶阀主要的组成部分有电气控制系统、液压系统、锁定机构、阀轴定位部件、轴封部件、重锤、阀轴、接力器、阀体、蝶板等。目前，阀门主要是使用双偏心密封原理，主密封采用的是硬性金属密封结构。蝶板密封面关闭后可以形成一定的密封比压，从而实现良好的密封效果。

二、水轮发电机组蝶阀漏水故障及其原因

（一）蝶阀密封漏水现象

有些在安装调试后，蝶阀主密封部件出现不同程度的漏水或是破损的情况，对整个发电机组的安全运行和检修工作带来较大的难度。进水蝶阀在运行的过程中，出现卡阻的现象，虽然改为双作用油缸加油压关闭，出现的问题暂时消除，但在关闭水蝶阀后出现严重的漏水问题，导致水轮发电机组需要添加液压制动克服机组漏水才能停止机组，并且无法开展导水机的检修和检查工作，对整个机组的安全运行带来巨大隐患。通过对蝶阀内部检查后发现，进水蝶阀的主阀活门的止水活动金属密封环脱落，弹性压缩橡胶盘根断裂，活动金属密封环出现变形、脫槽甚至断裂的现象，对整个机组的安全运行造成很大威胁。

（二）蝶阀漏水原因

在关闭进水蝶阀后出现漏水的情况，要按照现场的实际情况进行勘察，经过论证分析进水蝶阀主密封部件出现漏水或破损的原因，发现主要有以下几点：

第一点，主密封结构设计不合理。对于很多水电站来说，泥沙含量会越来越高，尤其是进水蝶阀的运行水头较高，口径较大，但进水蝶阀的主密封结构采用的是金属硬密封，只有利用调节压圈压紧定位，可靠性比较差。为了更好的满足大口径的密封要求，需要调节压圈以压紧活动的弹性金属密封圈使其达到足够的过盈量，只有达到一定的密封比压才能实现良好的密封效果。但在进行开关阀的过程中，会导致密封面的摩擦力矩过大，对金属密封圈会造成偏移的现象，从而使密封盘根外露破损。因为对金属圈进行检修有很大的难度，所以可行性比较差，如果密封面出现卡阻的情况，在关闭阀门的时候可能会对其他的密封部件造成损伤，进而影响整个水电机组的正常运行。

第二点，部分构件刚性欠缺。有些进水蝶阀在采用的时候，没有结合现场的实际情况，选择的活门结构和轴径选取布置偏弱，在正常关闭阀门的时候出现变形超过设计要求的问题，导致阀体活动的金属密封圈与活门密封面接触受力不均匀，很可能引发密封圈脱离原来位置的情况。

第三点，设计关闭力矩不足。进水蝶阀设备出现阀门关闭不到位的现象，需要进一步改造液压系统，转变为双作用型油缸。在关闭阀门的时候增加了关阀油路，主要是针对关闭过程中出现关不到位或是发卡的问题，但这也一定程度上增加了阀门密封结构的承受力，如果关闭中出现卡阻问题，必然会导致金属密封圈出现偏移的问题，从而损害密封结构。

三、水轮发电机组蝶阀漏水改造方案

（一）合理设计密封结构

因为很多水电站建立在比较偏远的地区，交通运输不便，对于进水蝶阀构件刚性问题和工况缺陷问题无法在现场及时处理。并且，为了尽可能消除停电对当地造成的影响，可以采用更换不同密封结构主阀的方式解决存在的漏洞问题。比如，采用金属硬密封结构进水蝶阀，新阀门密封采用的是不锈钢。这种类型的蝶阀最为显著的特点就是采用特殊的锥形密封面。这种密封面在关闭阀门之后，可以在一定宽度内实现良好的密封效果。通过硬化处理活动的不锈钢金属弹性密封圈，还具备了自动定心功能。并具有使用寿命长、不老化、密封可靠的优势，通过特殊处理工艺，使密封圈具有良好的抗泥沙、耐疲劳、耐磨好的效果。并且，出现严重损伤的时候也容易进行更换，在后期进行检修维护的时候更加便捷。

（二）应用三偏心原理

进水蝶阀密封结构选用三偏心原理，选择合适的结构参数，确保阀轴与阀体密封座中心不会出现相互干涉的情况，确保密封座为整圈。并且，密封面的锥角中心线与阀体中心线偏移了一定的角度，不会出现重合的现象，在关闭阀门的时候降低了密封面滑移的距离，尽可能降低了密封面的摩擦，充分发挥出越关越紧的效果。

（三）蝶阀三重补偿

实际工况运行的过程中，蝶阀三重补偿指的是阀门运行中具有压力补偿功能、位移补偿功能和弹性补偿功能。其中，弹性补偿因为采用的是具有弹性的金属密封圈，可以对间隙进行消除。而位移补偿主要是在阀板的密封槽内加装密封圈，能够实现位置补偿的效果。最后的压力补偿会随着介质压力的升高，密封圈外圆直径也会增大，从而形成一定的压力补偿使密封更加严密。

四、结束语

综上所述，作为水电站的重要辅助设备，进水蝶阀的地位非常重要，尤其是开展水轮发电机组的检修和事故保护工作时，一定要对每一个环节加强重视，尽可能避免故障问题的出现。对于密封结构设计不合理、构件刚性存在的问题，应当采取妥善措施进行改造，尽可能确保进水蝶阀的正常运行，也保证水轮发电机组的有序运转，为社会经济的稳定发展奠定良好的基础，也为社会主义现代化建设贡献一份力量。

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