某大型電廠#3引水隧洞放空閥操作機(jī)構(gòu)損壞原因分析及處理

王繼承 賈 康 王利君 李 偉 周定方

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610051)

1 概述

某大型電廠引水系統(tǒng)采用“4洞8機(jī)”布置方式，引水隧洞長約17km。在此長度的引水隧洞長期運(yùn)行使用過程中，需定期對(duì)引水隧洞進(jìn)行檢查處理，防止隧洞內(nèi)部混凝土出現(xiàn)破損、積沙坑淤積或其他問題的出現(xiàn)從而導(dǎo)致整個(gè)引水系統(tǒng)發(fā)生大面積、不可彌補(bǔ)的缺陷，更進(jìn)一步導(dǎo)致整個(gè)電廠多臺(tái)機(jī)組無水可發(fā)電的嚴(yán)重事故。

2020年2月12日始，#3引水隧洞進(jìn)入檢修狀態(tài)，此狀態(tài)下需要保證#3引水隧洞進(jìn)水口事故閘門及充水閥落至全關(guān)；#5、#6機(jī)上游調(diào)壓室事故閘門預(yù)留適當(dāng)開度(約1m)；#3引水隧洞2臺(tái)放空閥全開；#3引水隧洞施工支洞進(jìn)人門全開。在#3引水隧洞進(jìn)行檢修過程中必須嚴(yán)格保證上述措施被執(zhí)行且不被更改。

2 問題描述及處理過程

2020年4月14日，專業(yè)人員在進(jìn)行#3引水隧洞進(jìn)人門封門、#3引水隧洞2臺(tái)放空閥關(guān)閉工作的過程中，發(fā)現(xiàn)#3引水隧洞放空閥3273-2從全開至全關(guān)狀態(tài)下關(guān)閉約30%開度后，已無法通過控制把手再操作球閥進(jìn)行開啟或關(guān)閉。

對(duì)#3引水隧洞放空閥操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行逐步分解檢查情況如下：

(1)拆開1級(jí)蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)外側(cè)蓋板檢查蝸桿與齒輪連接正常，傳動(dòng)功能靈活正常。(2)拆開2級(jí)蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)頂部開度指示蓋板，發(fā)現(xiàn)2級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的蝸桿左側(cè)的圓錐滾子軸承破損，已脫離軸承與蝸桿之間的固定連接軸套，導(dǎo)致2級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)蝸桿在球閥關(guān)閉操作時(shí)會(huì)向左側(cè)運(yùn)動(dòng)偏移后1級(jí)傳動(dòng)齒輪與2級(jí)蝸桿傳動(dòng)鍵失效，故球閥在操作過程中只能向球閥開啟的方向操作，不能向球閥關(guān)閉的方向操作。(3)臨時(shí)使用長50mm，Φ48mm圓鋼安裝在2級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)蝸桿的左側(cè)蓋板內(nèi)，對(duì)2級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)蝸桿進(jìn)行強(qiáng)制機(jī)械限位，保證2級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)蝸桿不會(huì)由于手輪向關(guān)閉方向的操作時(shí)2級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)蝸桿偏離固定位置，臨時(shí)將球閥進(jìn)行關(guān)閉。(4)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)操作，已將3273-2、3273-1球閥關(guān)閉至全關(guān)(先關(guān)閉3273-2閥，再關(guān)閉3273-1閥，開啟順序相反)，檢查排水總管已無明顯漏水現(xiàn)象，漏水量與#3引水隧洞檢修前一致。

3 原因分析

3.1 操作不當(dāng)導(dǎo)致球閥損壞

此球閥已安裝使用約10年，引水隧洞檢修過程中均需操作此球閥，需要約2～3名成年人共同進(jìn)行球閥手輪的旋轉(zhuǎn)，尤其是在球閥的關(guān)閉過程中，操作人員經(jīng)常不顧球閥全開、關(guān)機(jī)械限位的限位要求，強(qiáng)行操作球閥開啟或關(guān)閉。在閥瓣與閥座接觸后力矩增大的作用下依然強(qiáng)行操作手輪。此次球閥操作機(jī)構(gòu)分解檢查過程中發(fā)現(xiàn)2級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的渦輪關(guān)閉側(cè)已有與球閥全關(guān)機(jī)械限位硬性接觸的金屬凹痕，全關(guān)機(jī)械限位已扭曲變形。

3.2 操作機(jī)構(gòu)內(nèi)配件質(zhì)量缺陷

此球閥操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部主要包含2級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，主要作用是進(jìn)行力的放大，通過操作手輪旋轉(zhuǎn)從而順利的控制閥瓣的運(yùn)動(dòng)。

由于無此球閥的產(chǎn)品要素手冊(cè)等文件，無法查閱齒輪的模數(shù)、分度圓等數(shù)據(jù)，無法根據(jù)表1的計(jì)算得出2級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中蝸桿的軸向大致受力，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可以得出2級(jí)渦輪蝸桿在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中確切存在一定的軸向分力，球閥開啟過程中水平向左，球閥關(guān)閉過程中水平向右(觀察方式為面向水流方向)。

表1 引水隧洞排水閥蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)力矩計(jì)算

進(jìn)行球閥操作機(jī)構(gòu)分解檢查中發(fā)現(xiàn)2級(jí)蝸桿向球閥關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)的主要受力部件—圓錐滾子軸承移位及破損。且檢查過程中不對(duì)球閥2級(jí)蝸桿的關(guān)閉方向進(jìn)行機(jī)械限位時(shí)，2級(jí)蝸桿必然會(huì)在手輪向關(guān)閉方向旋轉(zhuǎn)過程中移位至最大的位移位置，從而導(dǎo)致2級(jí)蝸桿與1級(jí)渦輪脫離。因此，不排除安裝在2級(jí)蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的圓錐滾子軸承質(zhì)量存在一定的安裝質(zhì)量問題。

4 處理情況

聯(lián)系球閥廠家針對(duì)球閥操作機(jī)構(gòu)、閥體內(nèi)密封件等易損件進(jìn)行備品采購，根據(jù)實(shí)際使用裝配數(shù)量進(jìn)行定額儲(chǔ)備；增加此球閥的定期維護(hù)項(xiàng)目(不更改球閥狀態(tài))，主要從傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部完整度檢查、球閥本體防腐處理等增加球閥使用耐久度；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及運(yùn)行工況等綜合因素選用操作機(jī)構(gòu)為液壓泵站作為操作動(dòng)力源，球閥殼體為不銹鋼材質(zhì)，球閥內(nèi)部密封為合金密封的球閥。

5 結(jié)語

某大型電廠引水隧洞放空閥操作異常的主要原因?yàn)槿藛T在操作過程中操作方式不當(dāng)，為保證現(xiàn)場(chǎng)使用情況，不惜在全開、關(guān)機(jī)械限位限制的情況下超出限位進(jìn)行使用，造成操作機(jī)構(gòu)內(nèi)2級(jí)蝸輪蝸桿中渦輪滾動(dòng)軸承損壞。因此在使用中需嚴(yán)格按照球閥操作機(jī)構(gòu)限位進(jìn)行使用，避免造成球閥損壞。