蒲石河抽水蓄能电站进水球阀典型问题分析及处理
摘要：抽水蓄能电站主进水球阀动作频繁，因此，主进水球阀制造和安装质量是球阀可靠稳定运行奠定基础。本文主要介绍蒲石河抽水蓄能电站主进水球阀在调试过程中检修密封及工作密封退出发卡和枢轴轴套更换的典型问题的处理，为同类型球阀安装及类似问题处理提供借鉴和参考。
关键词: 进水球阀；；枢轴轴套；检修密封；工作密封，密封座；活动密封环
1.概况
辽宁蒲石河抽水蓄能电站位于辽宁省丹东市宽甸满族自治县境内，电站距丹东市约60km。电站厂房内装设四台单机容量为300MW的可逆式水泵水轮机—发电电动机组。建成后并入东北电网，担任调峰、填谷、调频调相和事故备用任务。
电站四台抽水蓄能机组在进水口钢管段安装四台直径Ø2700mm、单重177.825t的球阀，球阀由球阀本体及附属设备、上游连接管、伸缩节、接力器及基础埋件组成。球阀的特性：为卧轴双密封球阀，布置有一道工作密封和一道检修密封。采用双缸双向液压接力器开启和关闭球阀。球阀为整体结构，每台球阀配置有一套液压装置及操作系统。
2.典型问题
2.1阀轴枢轴轴套问题
由于ALSTOM厂家在球阀枢轴轴套设计上存在缺陷，自润滑材料的胶合过程对压力和温度有非常高的要求，球阀多次开、关极易使自润滑材料脱落，导致轴套严重磨损；球阀原枢轴轴套为普通铜轴套，抗磨材料内部无法添加润滑脂，在其他投运的电站中甚至出现枢轴轴套材料破碎卡阻的现象，严重影响球阀安全稳定运行。
当阀门处于关闭状态，阀门前后的最大压差即为上库最高水位和下库最低水位的差值，为394m水头，球阀活门密封直径为2840mm，因此阀芯作用在轴套上的力为：；因此，每个轴套受力为。为了满足球阀频繁开关动作要求，ALSTOM厂家重新设计球阀枢轴轴套，新的枢轴轴套采用OILES轴套，此轴套是把PTFE材料内嵌入青铜基体内，蒲石河电站更换的新轴套载荷和特别沟槽设计经有限元方法完成了评判，符合机械性能相关要求，满足蒲石河电站球阀安全稳定运行。
ALSTOM厂家在新的枢轴轴套上增加抗磨材料，并在球阀上设计润滑脂添加孔，针对ALSTOM供货的二、四号机组球阀枢轴轴套进行更换。此轴套已在
高水头（670米水头）蓄能机组的两个球阀中成功使用。采用OILES轴套一般不需要维护，设计有油槽和减压孔。自润轴承（OILES轴承）还发挥耐磨损，耐烧焦等轴承上被要求的性能，达到机器的高性能化和免维修的目标。
更换施工工艺
（1）接力器连接销及连接臂拆除
利用千斤顶配合销钉拆除工具拆除连接臂与活门轴上的圆柱销钉，然后逐个拆除连接臂上把合螺栓；用桥机配合拆除连接臂、抗磨环、枢轴压紧法兰及V型密封，然后吊装存放。
待右侧枢轴锁定装置安装完毕后，同理拆除球阀左侧接力器连接销及连接臂。
（2） 主进水阀右侧枢轴锁定装置安装
利用枢轴压紧法兰螺栓孔上的连接螺栓将支撑块和仿制锁定法兰一同固定在球阀本体上。
仿制锁定法兰应与球阀活门轴与仿制锁定法兰为止口配合，安装前用深度尺检查活门轴端面到球阀外壳体法兰的距离H，H=A（支撑块厚度）+B（压紧法兰止口深度），经现场测量后，H-（A+B）=5mm，现场加工5mm的垫片加装在压紧法兰与活门轴头之间，保证球阀活门不发生水平位移和转动。
（3）左侧枢轴轴套提取装置和枢轴顶起装置安装
在球阀左侧活门轴端部安装枢轴轴套提取装置，将提取装置吊装到活门轴端部，提取装置与活门轴定位，提取装置与活门轴连接位置两个销钉采用H8f7间隙配合，经过理论计算满足球阀单侧耳轴受力360kN顶升调整要求。吊装枢轴轴套提取法兰，对正螺栓孔紧固到枢轴提取装置上，枢轴轴套提取法兰单件重650kg，需要利用桥机配合安装（如图一）。
图一 枢轴提取装置安装
安装活门轴顶起装置，根据枢轴轴套提取装置实际安装位置，将活门轴支柱安装就位，并进行加固；支撑架顶部布置32t螺旋千斤顶，用于枢轴轴套拆装时调整枢轴间隙。
（4）左侧枢轴轴套拆除
利用螺旋千斤顶顶起球阀活门轴，在枢轴轴套圆周均匀布置四根M10枢轴
提取螺杆（丝杠）与枢轴轴套法兰旋紧，紧固表面螺帽，利用桥机和手拉葫芦适当提拉拆除的枢轴轴套（枢轴轴套拆除过程由于自重引起下坠），调整枢轴轴套与提取装置上、下、左、右间隙均匀，逐步将球阀枢轴轴套拆除。
（5）左侧新枢轴轴套安装
左侧球阀轴套钻孔清理完成，安装新的球阀枢轴轴套，装配枢轴轴套四道盘根，吊装枢轴压紧法兰；用千斤顶重新布置到支撑架顶部，顶起枢轴轴套提取装置，撤出临时支撑仿制轴套，再次清理内壁，确保清洁；装配枢轴压紧工具法兰，并在法兰圆周方向均匀布置四根M30丝杠将枢轴压紧法兰与球阀压紧法兰螺栓孔连接；紧固法兰表面螺帽，缓慢均匀地旋紧四根M30丝杠，逐步将枢轴轴套送入到球阀枢轴内。安装新轴套的过程中，调整32t螺旋千斤顶，塞尺检查活门轴与球阀枢轴轴套圆周间隙，确保球阀轴套与枢轴间隙为0.3mm，避免枢轴轴套在安装过程中发生卡阻现象。
球阀左侧枢轴轴套更换完成、对应注油孔充注润滑脂（注油孔充注润滑脂时，要观察排油孔，直到排油孔彻底溢出润滑脂后用丝堵封闭排油孔。）后，拆除左侧所有安装工具及其他辅助安装工具，将右侧锁定装置拆除安装到球阀左侧。同理，安装右侧枢轴轴套提取装置和顶起装置，拆除右侧枢轴轴套，在球阀轴套上钻绞注油孔、排油孔和减压孔，安装右侧新枢轴，
（6）主进水阀右侧压紧法兰、连接臂及接力器回装
主进水阀右侧枢轴轴套更换完成后，清洗右侧活门轴头及球阀外壳体法兰，回装压紧法兰、连接臂及接力器等。
2.2检修密封试验退出发卡问题
蒲石河抽水蓄能电站主进水球阀有两种密封，分别在上游侧和下游侧。上游侧密封为检修密封，球阀检修时此密封投入；下游侧为工作密封，球阀开启和关闭即为此密封退出和投入。工作密封检修密封形式基本一样，均为金属和金属之间密封，即刚性密封，具体为密封座和活动密封环之间配合密封。密封座安装在活门端面，活动密封环安装在阀体和密封法兰形成的腔内。密封投、退是通过压力水推动活动密封环，使之与密封座接触和分离（如图二）。
图二检修密封结构示意图
（1）问题现象
检修密封投、退试验。通过三次密封投、退试验，试验过程如下：
第一次：由阀体下部排水孔注水，压力为0.2Mpa时，密封即投入，无间隙。
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