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凯斯通蝶阀冲关的处理实践和探讨

凯斯通蝶阀是水电厂大型构件和应用比较普遍的机组阀门之一,它由阀体、蝶板和控制机构组成,设置在水轮机蜗壳进水口处,以控制机组水流,其主要作用是:(l)当某系统失灵、故障造成机组过速时可关闭凯斯通蝶阀以保护机组;(2)在检修需要时可关闭凯斯通蝶阀以便停机检修;(3)机组长时间调相运行或长时间停机备用,在系统允许情况下可关闭凯斯通蝶阀以减少导叶漏水。

 

凯斯通蝶阀在正常运行时处于全开或全关状态,运行中的凯斯通蝶阀在机组带负荷的情况下自行关闭的现象被称为冲关。若运行中出现蝶板缓慢偏离全开状态,旋转 30~70°,使凯斯通蝶阀处于部分关的状态,称之为部分冲关。

 

凯斯通蝶阀部分冲关对水轮发电机组的影响和危害主要是:引起水轮机机械振动;高速水流将在蝶板后面产生空蚀区,使蝶板受到气蚀破坏;产生机械蹩劲,使接力器缸振动,严重时崩断连接螺杆;减少机组出力。

 

因此,讨论和解决这一问题对水电厂安全运行有着重大现实意义。

 

1 凯斯通蝶阀部分冲关的原因和分析

 

产生部分冲关现象的原因比较复杂,在排除了误拧操作把手、误碰关凯斯通蝶阀继电器,以及凯斯通蝶阀开启后锁锭没有投人等因素后,分析确定部分冲关的原因如下。

 

(l)凯斯通蝶阀接力器、四通阀活塞磨损,使活塞腔盘根密封不严,压力油从关闭腔漏失,致使活塞在不平衡压力下向关侧运动,进而带动蝶板转向关的位置。当关断到一定位置时,剩余的压力油起作用,阻止蝶板继续转向全关位置。

 

(2)凯斯通蝶阀转动轴承未能落到位造成阀轴偏离安装中线,致使蝶板上产生关闭力矩,或轴承磨损、打滑,造成凯斯通蝶阀轴承磨擦力矩减小,以致运行中,在某一原因(如接力器、四通阀压力油漏失)或振动下,蝶板向关侧偏转。

 

(3)偶然的水流不平衡在阀体上产生不平衡力矩,使蝶板转向关侧。

 

(4)凯斯通蝶阀检修未能达到质量标准,主要是转动轴未能落到位或中心轴线偏移,使凯斯通蝶阀不能按要求保持稳定状态。

 

(5)日常维护不当,留下隐患。

 

(6)未能将蝶板开启到全开位置,留有行程空间,埋下部分冲关的隐患。

 

2 凯斯通蝶阀部分冲关的判断和处理

 

2.1 凯斯通蝶阀部分冲关的判断

 

据经验,如果在运行中出现以下现象,可以判断凯斯通蝶阀发生了部分冲关现象。

 

(l)监控系统、保护系统工作正常,其信号和音响报警系统没有动作,但发电机出口的有功功率表指示缓慢下降。

 

(2)水轮机调速器工作正常,没有明显变化,导水叶开度没有变化,但在凯斯通蝶阀室可看到凯斯通蝶阀开度指针正向关的方向缓慢移动。

 

(3)部分冲关现象较严重时,凯斯通蝶阀室有明显响声,有时在凯斯通蝶阀室可看到空气阀跑水。

 

(4)当蝶板在 30~70° 范围内,凯斯通蝶阀被水冲关的过程太快时,水压钢管内会产生很大的水锤压力,产生强烈的振动。

 

2.2 凯斯通蝶阀部分冲关的处理

 

发生部分冲关现象时,通常的处理方法是按照开凯斯通蝶阀的程序操作,一般都能使凯斯通蝶阀重新开启到全开位置,机组重新进人正常的工作状态。但若这种操作方法失效,或发生较严重的冲关故障,可按以下方法处理。

 

(l)检查凯斯通蝶阀接力器、四通阀,如果发现漏油,说明系不平衡压力油引起,此时可试着抬起油源阀向接油器充油。

 

(2)当凯斯通蝶阀部分冲关引起较严重反应时,应先将导水叶开度快速压至空载,再将机组有功、无功负荷调整至 0,最后按停机流程操作停机。

 

(3)对蝶板未能开启到位而引起的部分冲关,可检查凯斯通蝶阀控制油泵是否起动,若未起动,则说明凯斯通蝶阀未开启到位,此时可起动油泵,继续开启凯斯通蝶阀,待凯斯通蝶阀全开后应关停油泵。

 

(4)在运行中若凯斯通蝶阀控制油泵起动,说明关凯斯通蝶阀自动装置误动作,或者误碰凯斯通蝶阀操作把手至关闭侧,此时应将关凯斯通蝶阀继电器复归,将油泵停止,同时按开凯斯通蝶阀操作程序,将凯斯通蝶阀重开启。

 

3 防止凯斯通蝶阀部分冲关的措施

 

3.1 技术措施

 

(l)加装凯斯通蝶阀位置的信号装置。当运行中的凯斯通蝶阀偏离全开位置时,即发出信号,中控室的光字牌亮,运行人员可根据信号判断是事故关凯斯通蝶阀还是部分冲关。

 

(2)规范部分冲关的一般处理措施,即可抬起油源阀,直到凯斯通蝶阀全开信号出现之后,再落下油源阀。

 

(3)提高凯斯通蝶阀检修质量。由于凯斯通蝶阀体积庞大,且定位牢固,要解决转动轴到位问题,需要将凯斯通蝶阀解体、吊装,工程量大,且凯斯通蝶阀室空间所限,也很难做到,又因为凯斯通蝶阀使用时间长,磨损大,解体大修也难保证质量。目前普遍是用加垫片的办法来调整中心位置,这在一定程度上能解决凯斯通蝶阀体本身的问题。提高检修工艺,保证凯斯通蝶阀全开后蝶板活门平行于水流。

 

(4)提高接力器密封性能,更换更好的密封材料,定期向接力器活塞开启腔补油。

 

(5)在凯斯通蝶阀进水口处安装水监视器,以监视水流波动的情况,并在凯斯通蝶阀的运行规程中增加 1 项定期工作的内容,即每星期启动油阀,给接力器油路充油。

 

3.2 组织措施

 

(l)加强对职工的技术培训,掌握部分冲关的判断和技术处理技能,掌握凯斯通蝶阀运行规律。

 

(2)建立和健全相关制度,如缺陷登记、处理、考核奖励制度。

 

(3)加强对凯斯通蝶阀的日常检查与维护。对出现的非正常“凯斯通蝶阀关闭”信号应做好记录,分析原因;正常巡回检查时应加强对凯斯通蝶阀和旁路阀的检查;要求操作机构都在正确的位置上,各电磁操作阀、继电器、监控系统、油泵应符合规程要求;增加巡检内容,尤其注意检查接力器、四通阀、给排油管回路有无漏油现象。


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