王 斌

（南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司惠州蓄能發(fā)電有限公司，廣東 惠州516000）

0 引言

惠州抽水蓄能電廠（以下稱惠蓄）位于廣東省惠州市博羅縣城郊，是一座周調(diào)節(jié)的純抽水蓄能電廠。電廠分A廠、B廠建設(shè)，A廠、B廠工程分別安裝4臺(tái)立式單級(jí)混流可逆式水泵水輪機(jī)-發(fā)電電動(dòng)機(jī)組，單級(jí)容量300 MW，總裝機(jī)容量2 400 MW。電廠屬于高水頭（最小水頭509 m）、長(zhǎng)壓力管道（4 772 m）的大型抽水蓄能電站，在水輪機(jī)前設(shè)置球閥作為進(jìn)水閥?；菪顧C(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)，多次因?yàn)榍蜷y故障導(dǎo)致開(kāi)機(jī)失敗?，F(xiàn)對(duì)惠蓄球閥操作回路及開(kāi)啟流程進(jìn)行介紹，對(duì)球閥無(wú)法全開(kāi)的常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，總結(jié)運(yùn)行人員處理此類故障的思路。

1 惠蓄球閥操作回路簡(jiǎn)介

惠蓄球閥為臥軸式雙密封結(jié)構(gòu)，主要由閥體、閥芯、密封裝置和操作機(jī)構(gòu)等組成。球閥的開(kāi)關(guān)及上下游密封的投退由球閥液壓回路控制上游壓力水進(jìn)行操作，工作密封設(shè)在進(jìn)水閥下游側(cè)，檢修密封設(shè)在進(jìn)水閥上游側(cè)，設(shè)有自動(dòng)液壓鎖定和手動(dòng)機(jī)械鎖定。每臺(tái)球閥有一個(gè)PLC控制系統(tǒng)，對(duì)球閥和上下游密封進(jìn)行監(jiān)視和控制?；菪钋蜷y的液壓回路圖如圖1所示。

2 惠蓄球閥開(kāi)啟流程及開(kāi)啟液壓回路描述

球閥開(kāi)啟流程：當(dāng)發(fā)出開(kāi)球閥令后，下游密封控制電磁閥511EM勵(lì)磁，液壓鎖定電磁閥512EM接著勵(lì)磁，當(dāng)收到530FC（下游密封控制閥位置傳感器）、535SP（下游密封壓力傳感器）和535FC、536FC、537FC（下游密封位置傳感器）退出的信號(hào)，確認(rèn)球閥下游密封已經(jīng)全部退出；當(dāng)收到519FC（液壓鎖定投入位置傳感器）退出和520FC（液壓鎖定退出位置傳感器）投入的信號(hào)，確認(rèn)球閥液壓鎖定已經(jīng)全部退出。然后電磁閥510EM勵(lì)磁開(kāi)球閥，球閥的4個(gè)位置傳感器502FC（球閥全關(guān)位置傳感器）、503FC（球閥正在開(kāi)啟位置傳感器）、504FC（球閥突然關(guān)閉位置傳感器）、505FC（球閥全開(kāi)位置傳感器）依次收到信號(hào)，確認(rèn)球閥全開(kāi)，球閥開(kāi)啟流程結(jié)束。

球閥開(kāi)啟液壓回路：球閥開(kāi)啟過(guò)程中，在收到下游密封及液壓鎖定退出信號(hào)后，510EM勵(lì)磁開(kāi)球閥，液壓油通過(guò)管路進(jìn)入輔助接力器505VD、506VD的上腔，使輔助接力器動(dòng)作提起重錘505CP、506CP，并通過(guò)齒盤(pán)帶動(dòng)凸輪壓緊導(dǎo)向閥組觸頭使導(dǎo)向閥501DR、502DR的P、A口接通，球閥操作水自上游壓力鋼管經(jīng)過(guò)濾器引至導(dǎo)向閥501DR、502DR的P口、A口，進(jìn)入球閥接力器的下腔。由于接力器下腔面積大于上腔，在向上的合力作用下球閥緩慢開(kāi)啟?；菪钋蜷y開(kāi)啟操作液壓回路示意圖如圖2所示。

3 球閥無(wú)法全開(kāi)常見(jiàn)故障

（1）電磁閥故障

球閥開(kāi)啟過(guò)程中涉及下游密封控制電磁閥511EM、球閥液壓鎖定電磁閥512EM、球閥控制電磁閥510EM，任一電磁閥發(fā)生故障將導(dǎo)致球閥開(kāi)啟失敗。電磁閥常見(jiàn)故障表現(xiàn)為電磁閥接頭松動(dòng)或銹蝕、線圈燒損、電磁閥內(nèi)部節(jié)流片脫落。

圖1 惠蓄球閥液壓操作回路示意圖

圖2 惠蓄球閥開(kāi)啟操作液壓回路示意圖

（2）傳感器故障

球閥開(kāi)啟過(guò)程中共涉及3個(gè)部件的傳感器，分別是球閥下游密封傳感器（530FC、535SP、535FC、536FC、537FC）、球閥液壓鎖定位置傳感器（519FC、520FC）、球 閥 本 體 位 置 傳 感 器（502FC、503FC、504FC、505FC）。當(dāng)任一傳感器故障將導(dǎo)致球閥開(kāi)啟流程無(wú)法繼續(xù)，繼而導(dǎo)致球閥開(kāi)啟失敗?；菪钜蛳掠蚊芊鈮毫鞲衅?35SP工作環(huán)境惡劣，經(jīng)常被淤泥堵塞，球閥開(kāi)啟或關(guān)閉過(guò)程中無(wú)法收到下游密封退出或投入信號(hào)，導(dǎo)致開(kāi)停機(jī)失敗，在對(duì)其換型后，該問(wèn)題仍然得不到有效解決，最終通過(guò)修改硬接線，將球閥下游密封壓力開(kāi)關(guān)535SP信號(hào)并入下游密封控制閥位置傳感器530FC后，該問(wèn)題得以解決。另外為防止單一傳感器故障導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)失敗，惠蓄對(duì)球閥本體位置傳感器進(jìn)行了雙重化配置，即在相同位置安裝兩個(gè)傳感器，當(dāng)其中任一傳感器故障，不影響球閥的正常開(kāi)關(guān)流程。

（3）球閥開(kāi)啟液壓回路故障

球閥開(kāi)啟液壓回路主要包括球閥下游密封退出回路，球閥液壓鎖定退出回路，球閥開(kāi)啟操作回路及球閥相關(guān)閉鎖回路（下游密封投入閉鎖球閥無(wú)法開(kāi)啟和尾閘關(guān)閉后閉鎖球閥無(wú)法開(kāi)啟）。常見(jiàn)故障主要包括管路漏油、節(jié)流片堵塞、接力器密封損壞、逆止閥故障、閉鎖導(dǎo)向閥異常等。

（4）球閥操作水回路故障

惠蓄球閥操作水回路設(shè)有兩組操作機(jī)構(gòu)，共8個(gè)導(dǎo)向閥組（501DR、502DR）16個(gè)閥芯、每?jī)蓚€(gè)閥組對(duì)應(yīng)一個(gè)重錘和凸輪機(jī)構(gòu)，兩個(gè)凸輪呈相對(duì)位置安裝在驅(qū)動(dòng)軸上，每個(gè)凸輪對(duì)應(yīng)左右兩個(gè)閥芯觸頭，從而實(shí)現(xiàn)4個(gè)閥組對(duì)單個(gè)接力器進(jìn)行4路并聯(lián)同步供水操作，壓力水進(jìn)入接力器后因下腔面積大于上腔面積，在向上的合力作用下球閥緩慢開(kāi)啟。球閥操作水回路常見(jiàn)故障包括管路漏水、接力器內(nèi)漏上下腔串水、節(jié)流片堵塞、導(dǎo)向閥閥芯卡塞等。惠蓄曾出現(xiàn)球閥開(kāi)啟至90%后無(wú)法繼續(xù)開(kāi)啟的問(wèn)題，對(duì)相關(guān)操作水管路、接力器、節(jié)流片檢查未發(fā)現(xiàn)異常。最終在將16個(gè)球閥操作水導(dǎo)向閥芯逐一拆解后，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)閥芯因內(nèi)部卡簧斷裂，導(dǎo)致其所固定的U型密封圈及鎖定墊片松脫，滑移至閥桿端部，引起閥桿卡澀，造成閥組供水口（P口）在球閥開(kāi)啟時(shí)不能正常連通至接通接力器下腔的A口。由于操作水機(jī)構(gòu)共有8個(gè)閥組，接力器下腔面積大于上腔，在其他7個(gè)閥組的作用下剛開(kāi)球閥時(shí)由于力矩較大球閥還能克服摩擦緩慢開(kāi)啟，球閥開(kāi)至90%左右時(shí)力矩達(dá)到平衡，導(dǎo)致球閥無(wú)法全開(kāi)。

（5）球閥樞軸軸套卡塞故障

惠蓄自2011年開(kāi)始陸續(xù)有3臺(tái)機(jī)組（5號(hào)、3號(hào)和4號(hào)機(jī)組）頻繁出現(xiàn)球閥開(kāi)關(guān)超時(shí)現(xiàn)象。在對(duì)球閥樞軸軸套檢查后發(fā)現(xiàn)，因TENMAT軸套的自潤(rùn)滑材料和銅基材粘連的膠水涂抹不均勻?qū)е虑蜷y在開(kāi)關(guān)過(guò)程中樞軸軸套中的自潤(rùn)滑材料脫落，造成軸套內(nèi)部卡塞，球閥開(kāi)關(guān)困難。最終惠蓄于2013年選用新型的OILES自潤(rùn)滑軸套對(duì)8臺(tái)機(jī)組球閥樞軸軸套進(jìn)行更換，截至目前運(yùn)行正常。

4 球閥無(wú)法全開(kāi)故障處理思路

（1）球閥無(wú)法全開(kāi)將導(dǎo)致球閥開(kāi)啟流程超時(shí)，機(jī)組轉(zhuǎn)機(jī)械停機(jī)，球閥進(jìn)入關(guān)閉流程。運(yùn)行人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后應(yīng)檢查球閥是否已經(jīng)關(guān)閉到位，全關(guān)信號(hào)是否收到，接力器是否已經(jīng)到位，液壓鎖定是否已經(jīng)投入，下游密封是否投入，現(xiàn)場(chǎng)管路有無(wú)漏水、漏油情況，球閥重錘是否脫落。一旦球閥無(wú)法關(guān)閉，首先確認(rèn)導(dǎo)葉已全關(guān)，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速小于5%后，機(jī)械剎車(chē)和高壓注油系統(tǒng)應(yīng)在投入狀態(tài)，當(dāng)未自動(dòng)投入時(shí)，立即手動(dòng)投入。然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況盡快組織人員采取措施關(guān)閉球閥。當(dāng)球閥全關(guān)后，下游密封或液壓鎖定無(wú)法投入時(shí)，立即投入上游密封和手動(dòng)機(jī)械鎖定。處理問(wèn)題的基本原則是迅速采取措施限制事故的發(fā)展，將事故置于可控狀態(tài)。

（2）結(jié)合報(bào)警站報(bào)警信號(hào)和球閥開(kāi)啟流程的Evenlog（事件記錄）進(jìn)行分析。確認(rèn)電磁閥510EM、511EM、512EM是否動(dòng)作正常，如有異常，檢查相關(guān)電磁閥線圈是否燒毀，接頭是否松動(dòng)。確認(rèn)球閥液壓鎖定位置傳感器519FC、520FC，下游密封控制閥位置傳感器530FC，下游密封位置傳感器535FC、536FC、537FC，下游密封壓力傳感器535SP，球閥位置傳感器 502FC、503FC、504FC、505FC 在開(kāi)啟過(guò)程中信號(hào)接收正常，如有異常，檢查相關(guān)傳感器。

（3）檢查球閥的控制回路是否正常，主要涉及PLC卡件及相關(guān)回路端子。

（4）檢查球閥與尾閘閉鎖回路是否正常，檢查球閥與下游密封閉鎖回路是否正常，檢查重點(diǎn)為閉鎖導(dǎo)向閥及電氣閉鎖回路。

（5）檢查球閥液壓操作回路是否正常?，F(xiàn)地開(kāi)球閥試驗(yàn)，如果球閥操作機(jī)構(gòu)重錘提起順利，凸輪及導(dǎo)向閥各觸頭位置無(wú)誤，證明球閥操作液壓回路正常。

（6）檢查球閥操作水回路是否正常，有無(wú)堵塞或節(jié)流片被卡塞情況。檢查球閥操作水導(dǎo)向閥，有無(wú)串水或者閥芯卡塞。檢查球閥操作水接力器是否有異常的過(guò)水聲音。

（7）檢查球閥樞軸是否正常，是否存在球閥拐臂限位銅環(huán)間隙不均勻的異?，F(xiàn)象。

（8）當(dāng)故障處理完畢后，對(duì)機(jī)組進(jìn)行SR工況試機(jī)，確保機(jī)組已恢復(fù)正常。同時(shí)組織相關(guān)人員對(duì)其他機(jī)組進(jìn)行檢查，確認(rèn)不會(huì)存在同類型缺陷。

5 結(jié)語(yǔ)

進(jìn)水閥作為抽水蓄能機(jī)組的重要設(shè)備，其正常工作對(duì)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義。當(dāng)進(jìn)水閥出現(xiàn)故障時(shí)，可能多種故障現(xiàn)象同時(shí)產(chǎn)生，在短時(shí)間內(nèi)判斷出故障原因，盡快恢復(fù)機(jī)組正常運(yùn)行是電廠運(yùn)行人員必須掌握的技能。