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水轮发电机组筒形阀检修工艺优化及应用

2024-11-28 114 上传者：管理员

摘要：受到检修操作空间、结构布置等限制，大型水轮发电机组筒形阀检修难度增加。针对筒形阀接力器提升杆更换问题，从筒形阀接力器提升杆更换检修流程、下端盖水平度调整、提升杆垂直度调整等环节着手，优化检修工艺。该套检修工艺应用于溪洛渡水电厂某台机组筒形阀检修，取得了满意效果。

关键词：
工艺优化
提升杆
水电厂
水轮发电机组
筒形阀
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筒形阀作为一种水轮发电机组进水截断阀，被广泛应用于中、高水头混流式机组中，主要起到保护导水机构和转轮并可快速安全地截断水流的作用，大大提高了机组运行的可靠性和灵活性[1]。国内小湾、锦屏一级、瀑布沟、溪洛渡等水电厂[2-3]的大型水轮发电机组，均配置了筒形阀系统，截止目前已安全运行接近10年，为水轮发电机组的稳定运行提供了有力保障。随着机组单机容量大型化，筒形阀的尺寸也逐渐大型化，接力器、控制系统、管路等部件均布置于水车室内，较大地压缩了筒形阀检修的操作空间，提高了检修难度。特别是随着机组运行时间增加，筒形阀系统陆续出现接力器缸体密封损坏导致漏水[4]、提升杆断裂[5]等重大缺陷，并且这类缺陷一旦出现，存在集中批量爆发的风险，这对机组来说是极大的安全隐患，而这类缺陷的处理往往需要对整体结构进行拆解，检修工序复杂，工期要求长，且对安装的精度要求极高，这则对筒形阀检修工艺提出了更高的要求。

针对筒形阀安装阶段时的装配技术。何伟等[6]对溪洛渡右岸电站筒形阀的安装施工流程、安装工艺质量控制、调试试验等方面进行了全面的介绍。王轩等[7]介绍了锦屏一级电站筒形阀的结构特点和安装工艺，并对安装工艺及技术措施中的重点和难点进行了总结。刘旻[8]针对瀑布沟电站筒形阀组装过程中的遇到的接力器提升杆调整、导向条焊接等关键工序进行了探讨。但是，在机组投产后的运行阶段，筒形阀的检修及装配环境与安装阶段相比发生了较大的变化，关于电站投运期间筒形阀检修工艺的介绍则相对较少。本文以筒形阀接力器提升杆更换为例，对整台机组筒形阀接力器提升杆更换技术进行介绍，并对其中检修流程规划、接力器端盖水平度调整、提升杆垂直度调整等关键检修工艺进行优化调整，为筒形阀检修提供参考。

1、筒形阀结构及检修特点

筒形阀主要由阀体、接力器、同步控制系统等部件组成(见图1),布置在水轮机活动导叶与座环固定导叶之间，如图2所示。在机组停机时，筒形阀处于关闭状态，筒形阀阀体下落处于座环固定导叶与活动导叶之间，上端紧压布置在顶盖上的密封条，下端紧压布置在底环上的密封条，从而达到截流止水的作用。在机组要开启时，首先开启筒形阀，将筒形阀阀体提升到座环上环与顶盖形成的空腔内，阀体底面与顶盖下端面齐平，不干扰水流流动。

图1 筒形阀结构三维示意图

图2 溪洛渡电站筒形阀结构图

例如溪洛渡水电厂右岸电站机组筒形阀，阀体外径9 820 mm, 内径9 420 mm, 壁厚200 mm, 高度1 390 mm, 重量65.3 t, 总共6个直缸接力器，均匀布置于顶盖上，接力器直径450 mm, 单个接力器缸体3 t, 单根接力器提升杆重约0.5 t, 工作行程1 271 mm, 工作油压6.3 MPa。在溪洛渡右岸电站机组岁修期间，曾发现有筒形阀接力器提升杆断裂的情况，经分析其主要原因是提升杆结构设计及材质缺陷导致，为家族性缺陷，需对所有相关机组筒形阀接力器提升杆进行更换。若对筒形阀接力器提升杆进行更换，则需要对所有接力器完全解体，涉及的拆卸范围广，需整体统筹解决筒形阀同步性、垂直度和水平度调整、液压系统部件拆除后筒体升降、重物搬运、作业空间受限、工作面不平整、工期限制等问题，检修难度很大。

2、筒形阀接力器提升杆更换流程及控制工艺

2.1 提升杆更换施工流程

结合筒形阀结构特点及安装现场，提升杆更换常采用单根更换方案，主要施工流程为：筒形阀全开，拆除检修接力器对应处的回油环管，排油并于环管两端安装堵板，拆除接力器所有部件，拆除提升杆，安装新提升杆并调整垂直度，回装接力器并进行压力试验，筒形阀动作试验，更换下1根提升杆。但是该方案在筒形阀全开状态下拆除所有部件，需在每个接力器检修时拆卸对吊运下端盖有影响的回油环管，然后排油，安装堵板，待下1根提升杆更换时又需将其回装，工程量巨大。

优化方案在单根更换方案基础上进行了改进，同时进行2根对称位置提升杆的更换工作(见表1),增加拆卸过程中筒形阀开闭的次数，且不拆卸回油环管，主要施工流程为：筒形阀全开，拆除一组接力器除下端盖以外的所有部件，筒形阀全关后拆除下端盖，筒形阀全开后拆除提升杆，安装新提升杆并调整垂直度，筒形阀全关后回装接力器并进行压力试验，筒形阀动作试验，更换下一组提升杆，如图3所示。该优化方案，可有效减少工程量，降低施工难度。

2.2 接力器单动试验介绍

考虑提升杆断裂缺陷为家族性，存在集中爆发的可能，安全隐患大，且批量更换的工作量大，特别是对于机组数量较多的电站，在提升杆更换前，采用接力器单动试验的方法，优先对提升杆的断裂情况进行诊断，对于检修决策的制定很有必要。接力器单动试验是一种可快速检测水电站采用数字缸原理控制的筒形阀接力器提升杆是否断裂的检测试验方法，维护人员只需在试验压力下，依次对接力器进行开启试验，给予筒形阀一定的开启量，观察试验前后接力器的位移量及油腔压力变化值，即可判断提升杆是否断裂，方法操作简单、耗时短、无需对结构进行拆解[5]。

2.3 接力器下端盖水平度调整

调整前将下端盖表面、接力器底座清理干净、平整并将底座处O型密封圈安装到位。吊入下缸盖并紧固下端盖压紧螺栓，用合像水平仪测量下缸盖初始水平值，根据结果，确定垫铜皮的厚度及方位，吊起下端盖，在底座上垫铜皮，铜皮无重叠和毛边，落下下缸盖并紧固下端盖压紧螺栓，测量水平值合格后调整工作结束。

表1 提升杆更换方案对比

图3 优化后提升杆更换施工流程(以1号和4号接力器为例)

2.4 提升杆垂直度的调整

调整前已将阀体与提升杆间垫板清理干净。吊入提升杆并紧固下端超级螺母及顶推螺栓，用钢琴线测量提升杆初始垂直度，根据结果，确定垫铜皮的厚度及方位，吊出提升杆，在上提升杆垫板上垫铜皮，铜皮无毛边，落下提升杆并紧固下端超级螺母及顶推螺栓，测量垂直度合格后调整工作结束。

2.5 实施效果

在溪洛渡电站机组年度检修中，采用上述工作流程对某台机组筒形阀接力器提升杆进行了更换，为控制施工进度，按照计划工期28 d制定每天工作节点，最终使用19 d便提前完成工作任务，达到了理想效果，保证了作业时人员和设备的安全，同时节约了人力物力成本，提高了工作效率，为机组提前投运发电提供有利条件。

3、结语

本文介绍了筒形阀接力器提升杆更换流程，对提升杆更换的检修流程进行了合理优化，并对下端盖水平度、提升杆垂直度等关键工艺的控制要点进行了说明，优化检修工艺在机组检修中得到了实践应用，效果满意。为同类型筒形阀的检修提供了参考。

参考文献:

[1]张思青,徐一民,王煜,等.筒阀技术特点及其应用研究[J].阀门,2002(6):8-11.

[2]刘功梅,曾镇岭.大型水轮机筒形阀近年来的应用浅析[J].水电站机电技术,2015,38(2):75-77

[3]陶喜群.筒形阀技术的发展及其在小湾巨型水轮机应用的探讨[J].云南水力发电,2001,17(S1):41-43,71.

[4]胡李杰.小湾水电厂筒阀接力器漏油处理[J].吉林水利,2018(9):54-56.

[5]汪林,田源泉,胡洪军,等.水电站筒形阀接力器提升杆断裂检测试验方法[J].水电站机电技术,2021,44(11):81-83.

[6]何伟,刘涛.大型水轮发电机组筒形阀安装技术[J].水利水电施工,2014(3):94-96,102.

[7]王轩,白刚,周若愚.雅砻江锦屏一级水电站筒形阀安装工艺研究[J].人民长江,2016,47(7):72-76.

[8]刘旻.瀑布沟水电站筒形阀安装工艺探讨[J].四川水力发电,2010,29(6):29-34.

基金资助:中国长江电力股份有限公司科研项目资助(溪洛渡电站机组筒形阀接力器提升杆更换技术方案研究,项目编号4018020001-2.2.13);

文章来源:田仁斌,彭晶晶,苏纪成,等.水轮发电机组筒形阀检修工艺优化及应用[J].水电与新能源,2024,38(11):35-37+40.

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期刊名称：水电站机电技术

期刊人气：2028

期刊详情

主管单位：中华人民共和国水利部

主办单位：中国水利水电科学研究院

出版地方：北京

专业分类：水利

国际刊号：1672-5387

国内刊号：11-5130/TV

邮发代号：80-404

创刊时间：1978年

发行周期：月刊

期刊开本：16开

见刊时间：4-6个月

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