蝴蝶閥開關(guān)過程存在的問題分析

蝴蝶閥開關(guān)過程存在的問題分析

宏灃水力發(fā)電廠位于內(nèi)蒙古興安盟境內(nèi)，是以灌溉為主季節(jié)性發(fā)電的一座電站，總裝機(jī)容量為12800kW。電站位于烏蘭浩特西北32km的洮兒河上，電站近區(qū)負(fù)荷少而且分散，因此當(dāng)在發(fā)電季節(jié)里大部分電能需要送入系統(tǒng)
    1 概況
    宏灃水力發(fā)電廠位于內(nèi)蒙古興安盟境內(nèi)，是以灌溉為主季節(jié)性發(fā)電的一座電站，總裝機(jī)容量為12800kW。電站位于烏蘭浩特西北32km的洮兒河上，電站近區(qū)負(fù)荷少而且分散，因此當(dāng)在發(fā)電季節(jié)里大部分電能需要送入系統(tǒng)，而當(dāng)不發(fā)電時(shí)，又需要系統(tǒng)反送電能。根據(jù)本電站的基本參數(shù)和國(guó)內(nèi)定型產(chǎn)品的情況，選用兩種型號(hào)的水輪發(fā)電機(jī)組。
    1）1，2號(hào)機(jī)組。水輪機(jī)HLA501—LJ—140型，額定出力3380kW，額定轉(zhuǎn)速300r/min，設(shè)計(jì)水頭27m，zui大水頭32m，zui小水頭14m，設(shè)計(jì)流量14.5m3/s。發(fā)電機(jī)TS325/36—20，額定出力3200kW。飛逸轉(zhuǎn)速670r/min。
    2）3，4號(hào)機(jī)組。水輪機(jī)HL240—LJ—I80型，額定出力3470kW，額定轉(zhuǎn)速187.5r/min，設(shè)計(jì)水頭22m，zui大水頭28m，zui小水頭14m，設(shè)計(jì)流量18.8m3/s。發(fā)電機(jī)TSL330/60－32，額定出力3200kW，飛逸轉(zhuǎn)速465r/min。
    1，2號(hào)機(jī)壓力洞長(zhǎng)37.83m，洞徑3.1m。采用鋼筋混凝土襯砌。在樁號(hào)0十105.5處分岔，分岔后洞徑為2.00m，至廠房前漸變?yōu)?.75m進(jìn)入廠房，分岔后均采用鋼筋混凝土明管，承受填土壓力，內(nèi)襯厚度l2mm鋼板，承受內(nèi)水壓力。3，4號(hào)機(jī)壓力管徑3.1m，為鋼筋混凝土管，出洞后管徑變?yōu)?.5m，采用鋼筋混凝土明管，內(nèi)襯鋼板?？紤]機(jī)組的檢修與安全運(yùn)行，1，2號(hào)機(jī)組前分裝一臺(tái)φ1.75m的油壓操作蝴蝶閥。3，4號(hào)機(jī)前在調(diào)壓井內(nèi)裝設(shè)一扇事故平板閘門。
    2 蝴蝶閥的作用和結(jié)構(gòu)
    根據(jù)水電站運(yùn)行和檢修的需要，在水輪機(jī)的引水系統(tǒng)中，通常在水輪機(jī)引水管道上或蝸殼前裝設(shè)有相應(yīng)的閘門或閥門，并將裝置在水輪機(jī)蝸殼前的閥門稱為進(jìn)水閥，而蝴蝶閥就是比較常用的一種進(jìn)水閥。蝴蝶閥主要由液壓環(huán)形接力器、旁通閥、圓筒形的閥體和在其中間繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的活門以及其他部件組成。在液壓環(huán)形接力器的作用下，當(dāng)蝴蝶閥關(guān)閉時(shí)，活門的圓周與閥體接觸，封閉水流通路；當(dāng)開啟時(shí)，活門與水流方向平行，水流繞活門兩側(cè)流過。蝴蝶閥與其他型式進(jìn)水閥比較，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕、造價(jià)低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是活門影響水流流態(tài)，水力損失大。在蝴蝶閥的組成部件中，液壓環(huán)形接力器是操作活門的主要部件，其工作性能的好壞將直接影響到水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
    3 開關(guān)動(dòng)作原理
    蝴蝶閥活門的開、關(guān)*靠液壓環(huán)形接力器的轉(zhuǎn)動(dòng)來完成。蝴蝶閥液壓環(huán)形接力器工作的動(dòng)力主要來自油壓系統(tǒng)，油壓操作系統(tǒng)由兩臺(tái)壓油泵、油閥、液壓閥和四通滑閥以及輸油管路等組成。液壓環(huán)形接力器由蝴蝶閥主軸、環(huán)形缸體、活塞、作用支臂、分半鍵、分腔隔板和進(jìn)排油孔組成。蝴蝶閥活門與主軸為一個(gè)整體，主軸通過分半鍵與作用支臂相連。液壓環(huán)形接力器在壓力油的作用下，活塞以蝴蝶閥主軸為旋轉(zhuǎn)中心，沿環(huán)形缸體運(yùn)動(dòng)，再通過與活塞連接的作用支臂推動(dòng)蝶閥主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸帶動(dòng)活門旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到開、關(guān)蝶閥的目的。
    蝴蝶閥的開、關(guān)過程之所以選擇液壓環(huán)形接力器來操作，是因?yàn)橐簤涵h(huán)形接力器具有突出的優(yōu)點(diǎn)：在做定軸旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)中，可克服直缸式接力器傳動(dòng)起始區(qū)和極限區(qū)作用力臂變短，而使作用力分散的缺點(diǎn)。但是，環(huán)形接力器缸體與蝶閥主軸的相對(duì)位置，也就是環(huán)形缸體的中心與蝶閥主軸的同心度、缸體環(huán)形中心平面與蝶閥主軸軸線的垂直度，是制造加工和安裝過程中很難保證的。
    4 開關(guān)過程中存在的問題及處理措施
    宏灃水力發(fā)電廠1，2號(hào)機(jī)蝴蝶閥閥徑為1.75m，依靠2臺(tái)液壓環(huán)形接力器操作。由于液壓環(huán)形接力器活塞和作用支臂之間是剛性連接，活塞和缸體之間設(shè)有密封，密封的主要作用就是防止油腔的壓力油泄漏。當(dāng)操作時(shí)，液壓環(huán)形接力器活塞在壓力油的作用下在缸體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)達(dá)到活門開、關(guān)的目的。宏灃電廠1，2號(hào)機(jī)蝴蝶閥于1989年12月份投入生產(chǎn)，在使用過程中液壓環(huán)形接力器在操作蝴蝶閥活門時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)一些問題，使活門的開、關(guān)一直不能正常進(jìn)行，開或關(guān)一次，少則幾分鐘，多則十幾分鐘，有時(shí)根本打不開或關(guān)不上，這樣嚴(yán)重威脅著機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)主要原因是由于活塞與環(huán)形缸體偏磨嚴(yán)重，而偏磨點(diǎn)的直徑對(duì)應(yīng)處間隙較大。這不但給活塞運(yùn)動(dòng)造成很大阻力，同時(shí)在間隙處泄去大量油壓，主軸和活門受力不足導(dǎo)致發(fā)生蝴蝶閥開、關(guān)受阻現(xiàn)象。分析其原因，主要就是因?yàn)榄h(huán)形缸體與蝴蝶閥主軸的相對(duì)位置誤差過大導(dǎo)致活塞嚴(yán)重受損造成的。
    在對(duì)蝴蝶閥液壓環(huán)形接力器進(jìn)行改造過程中，主要是把作用支臂與活塞的連接形式，由硬性連接改為彈性連接，使活塞在沿環(huán)形缸體運(yùn)動(dòng)中，能夠自動(dòng)產(chǎn)生徑向位移，既能帶動(dòng)作用支臂，以不受其剛性的限制，又能使制造和安裝中的不同心超差量得到自動(dòng)調(diào)節(jié)，改善了液壓環(huán)形接力器的工作性能，取得了滿意的效果。
    由于受到加工的限制，主要對(duì)活塞上的止推盤進(jìn)行了加工。將止推盤與作用支臂的軸、孔配合，由原來的過渡配合改為動(dòng)配合，保證止推盤的徑向位移量大于或等于2mm，仍利用作用支臂軸端的6個(gè)M16螺孔，加大止推盤與作用支臂連接；螺栓2的準(zhǔn)20處與孔Φ30的配合間隙應(yīng)小于2.5mm，軸向間隙0.05～0.1mm，以保證活塞徑向移動(dòng)時(shí)既不受阻，又能使軸向位移受到控制，密封蓋板1與密封膠墊3由螺釘與止推盤壓緊組成密封裝置。
    5 結(jié)語(yǔ)
    蝴蝶閥液壓環(huán)形接力器活塞經(jīng)過加工處理后，經(jīng)手動(dòng)運(yùn)行試驗(yàn)，在空載狀態(tài)下，蝴蝶閥開、關(guān)一次只需15s；在靜水狀態(tài)下，蝴蝶閥開、關(guān)一次需要18～25s，大大縮短了開、關(guān)時(shí)間，而且蝴蝶閥開、關(guān)過程平穩(wěn)自如，液壓環(huán)形接器也沒有漏油現(xiàn)象。自動(dòng)化系統(tǒng)形成后，在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)失控的情況下，能快速可靠的關(guān)閉蝶閥，為機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了良好條件。