蝴蝶阀开关过程存在的问题分析.pdf

专题研究 东北水利水电 2 0 1 2 年第 1 期 [ 文章编号】 1 0 0 2 0 6 2 4 2 0 1 2 0 1 0 0 6 6 0 2 蝴蝶阀开关过程存在的问题分析 王明 臣， 李勇智， 毕连义 松辽委察尔森水库管理局宏沣水 力发 电J ， 内蒙古 乌兰浩特 1 3 7 4 0 0 [ 中图分类号] T V6 6 [ 文献标识码] B 1 概况 蝴蝶阀关闭时， 活f - 3 的圆周与阀体接触， 封闭水流通路； 当 宏沣水力发电厂位于内蒙古兴安盟境内， 是以灌溉为 开启时 ， 活门与水流方向平行 ， 水流绕活门两侧流过。 蝴蝶 主季节性发电的一座电站， 总装机容量为 1 2 8 0 0 k w。电 阀与其他型式进水阀比较 ， 具有结构简单、 尺寸小 、 重量 站位于乌兰浩特西北 3 2 k m的洮儿河上，电站近区负荷 轻 、 造价低 、 操作方便等优点 ， 其缺点是活门影响水流流 少而且分散 ，因此当在发电季节里大部分电能需要送入 态 ， 水力损失大。 在蝴蝶阀的组成部件中， 液压环形接力器 系统 ， 而当不发 电时， 又需要系统反送电能。根据本电站 是操作活门的主要部件 ， 其工作性能的好坏将直接影响到 的基本参数和国内定型产品的情况 ，选用两种型号的水 水轮发电机组的安全稳定运行。 轮发电机组。 3 开关动作原理 1 1 ， 2号机组。水轮机 HL A 5 0 1 L J --1 4 0型， 额定出 蝴蝶阀活门的开 、关完全靠液压环形接力器的转动来 力 3 3 8 0 k W， 额定转速 3 0 0 r ／ mi n， 设计水头 2 7 m， 最大水 完成 。蝴蝶阀液压环形接力器工作的动力主要来自油压系 头 3 2 m，最小水头 1 4 m，设计流量 1 4 ． 5 m3 ／ s 。发电机 统 ，油压操作系统由两台压油泵、 油阀、 液压阀和四通滑阀 T S 3 2 5 ／ 3 6 --2 0 ， 额定出力 3 2 0 0 k W。飞逸转速 6 7 0 r ／ m i n 。 以及输油管路等组成 。液压环形接力器由蝴蝶阀主轴 、 环 2 3 ， 4 号机组。水轮机 H L 2 4 0 --L J --I 8 0 型， 额定出力 形缸体 、活塞 、 作用支臂、 分半键、 分腔隔板和进排油孔组 3 4 7 0 k W ， 额定转速 1 8 7 ． 5 r ／ mi n， 设计水头 2 2 m， 最大水 成 。蝴蝶阀活门与主轴为一个整体 ， 主轴通过分半键与作 头 2 8 m，最小水头 1 4 m，设计流量 1 8 ． 8 m 3 ／ s 。发电机 用支臂相连 。液压环形接力器在压力油的作用下 ， 活塞以 T S L 3 3 0 ／ 6 0 3 2 ， ,q 4 , 73 3 2 0 0 k W ， 飞逸转速 4 6 5 r ／ m i n 。 蝴蝶阀主轴为旋转中心 ，沿环形缸体运动 ， 再通过与活塞 1 ， 2 号机压力洞长 3 7 ． 8 3 i n ， 洞径 3 ． 1 m。采用钢筋混 连接的作用支臂推动蝶阀主轴转动 ，主轴带动活门旋转， 凝土衬砌。在桩号 0 十 1 0 5 ． 5 处分岔，分岔后洞径为 2 ． 0 0 从而达到开 、关蝶阀的目的。 m， 至厂房前渐变为 1 ． 7 5 m进入厂房 ， 分岔后均采用钢筋 蝴蝶阀的开 、关过程之所以选择液压环形接力器来操 混凝土明管 ， 承受填土压力， 内衬厚度 12一 钢板， 承受内 作 ，是因为液压环形接力器具有突出的优点 在做定轴旋 水压力。 3 ， 4 号机压力管径 3 ． 1 m， 为钢筋混凝土管 ， 出洞 转传动中 ，可克服直缸式接力器传动起始区和极限区作用 后管径变为 2 ． 5 m， 采用钢筋混凝土明管， 内衬钢板。考虑 力臂变短 ，而使作用力分散的缺点。但是 ， 环形接力器缸体 机组的检修 与安全运行 ， 1 ， 2 号机组前分装一台 ‘ P 1 ． 7 5 m 与蝶阀主轴的相对位置 ，也就是环形缸体的中心与蝶阀主 的油压操作蝴蝶阀。3 ， 4 号机前在调压井内装设一扇事故 轴的同心度 、缸体环形中心平面与蝶阀主轴轴线的垂直 平板闸门。 度 ，是制造加工和安装过程中很难保证的。 2 蝴蝶 阀的作 用和结构 4 开关过程中存在的问题及处理措施 根据水电站运行和检修的需要 ， 在水轮机的引水系统 中， 通常在水轮机引水管道上或蜗壳前装设有相应的闸门 或阀门，并将装置在水轮机蜗壳前的阀门称为进水阀 ， 而 蝴蝶阀就是比较常用的一种进水阀。 蝴蝶阀主要由液压环 形接力器、 旁通阀、 圆筒形的阀体和在其中间绕轴转动的 活门以及其他部件组成。在液压环形接力器的作用下 ， 当 6 6 宏沣水力发电厂 1 ， 2 号机蝴蝶阀阀径为 1 ． 7 5 m，依靠 2 台液压环形接力器操作。由于液压环形接力器活塞和作 用支臂之间是刚性连接 ， 活塞和缸体之间设有密封 ， 密封 的主要作用就是防止油腔的压力油泄漏。当操作时 ， 液压 环形接力器活塞在压力油的作用下在缸体内转动， 从而带 动主轴旋转达到活门开 、 关的目的。宏沣电厂 1 ， 2号机蝴 2 0 1 2年第 1 期 东北水利水电 专题研究 蝶阀于 1 9 8 9 年 1 2月份投入生产 ，在使用过程中液压环形 接力器在操作蝴蝶阀活门时经常出现一些问题， 使活门的 开、 关一直不能正常进行 ， 开或关一次 。 少则几分钟 ， 多则 十几分钟 ， 有时根本打不开 或关不上 ， 这样严重威胁着机 组的安全稳定运行。 经检查发现主要原 因是由于活塞与环 形缸体偏磨严重 ， 而偏磨点的直径对应处间隙较大。这不 但给活塞运动造成很大阻力 ，同时在间隙处泄去大量油 压， 主轴和活门受力不足导致发生蝴蝶阀开、 关受阻现象。 分析其原因， 主要就是因为环形缸体与蝴蝶阀主轴的相对 位置误差过大导致活塞严重受损造成的。 在对蝴蝶阀液压环形接力器进行改造过程中 ， 主要是 把作用支臂与活塞的连接形式 ，由硬性连接改为弹性连 接 ， 使活塞在沿环形缸体运动中， 能够 自动产生径向位移 ， 既能带动作用支臂 ， 以不受其刚性 的限制 ， 又能使制造和 安装中的不同心超差量得到 自动调节 ， 改善了液压环形接 力器的工作性能 ， 取得了满意的效果 。 由于受到加工的限制， 主要对活塞上的止推盘进行了 加工。将止推盘与作用支臂的轴 、 孔配合 ， 由原来的过渡配 合改为动配合 ，保证止推盘的径向位移量大于或等于 2 1T U T I ， 仍利用作用支臂轴端的 6 个 M1 6 螺孔， 加大止推盘与 作用支臂连接；螺栓 2 的 2 O 处与孔 3 O 的配合间隙应小 于 2 ． 5 r r l i r l ， 轴向间隙 O ． 0 5 0 ． 1 H Ⅱ n ， 以保证活塞径向移动时 既不受阻， 又能使轴向位移受到控制， 密封盖板 1 与密封胶 垫 3由螺钉与止推盘压紧组成密封装置。 5 结语 蝴蝶阀液压环形接力器活塞经过加工处理后，经手动 运行试验。 在空载状态下 ， 蝴蝶阀开、 关一次只需 1 5 s ； 在静 水状态下。 蝴蝶阀开 、 关一次需要 1 8 2 5 s ， 大大缩短了开 、 关时间， 而且蝴蝶阀开 、 关过程平稳自如， 液压环形接器也 没有漏油现象。自动化系统形成后， 在导水机构失控的情 况下 ， 能快速可靠的关闭蝶阀 ， 为机组的安全、 稳定运行创 造了良好条件。 f 收稿 日期】 2 0 1 1 1 0 1 2 上接 第 3 4页 2 第一次爆破高程 1 3 4 ． 0 “ 1 3 8 ． 0 m梯段混凝土 ， 在闸墩 顶面钻孔至高程 1 3 4 ． 0 m，孔径 4 2 mm， 孔 距 0 ． 5 m， 排距 0 ． 5 m。 3 按爆破设计进行装药、 封堵、 连线 ， 控制单 位耗 药量小于 0 ． 4 5 k g ／ m3 。 4 爆破后， 将竖向钢筋切断， 闸墩上的混凝土 碎渣人工清除至堰 面 ，然后 由反铲将 弃渣装入 自 卸车运 出。对反铲难 以挖动 的大 混凝 土块二次爆 破， 并根据爆破结果修正爆破参数， 减少二次爆破 工 程 量 。 5 第二次爆破高程 1 2 9 ．5 ～ 1 3 4 ．0 m梯段混凝土。 在 1 3 4 ．0 m高程闸墩顶面上钻孔至高程 1 2 9 ． 5 m， 布孔同上一层 ， 牛腿处各增加一排钻孔。 6 爆破后 ， 将闸墩两侧的预应力钢筋用气焊 割断， 用风镐将钢筋上的部分粘接混凝土凿掉， 将 预应力筋放在下游保 留好 。 7 第三次爆破高程 1 2 5 ． 5 ～ 1 2 9 ． 5 m梯段混凝土。 首先将预留的 5 0 c m长原闸墩竖向钢筋凿出并切 断，在 1 2 9 ． 5 m高程闸墩顶面上钻孔至高程 1 2 5 ．6 m 预留 1 0 c l r l 保护层 ， 布 孔同上一层 ， 但在 1 2 5 ． 5 m高程打一排水平减震预裂孔 ， 孔径 4 2 m m， 孔距 0． 5 m o 8 第 4次爆破 堰面以上台阶部分混凝 土。按 设计预留长度先凿出竖向预 留钢筋并切断 ，再沿 设计台阶线打减震预裂孔 ， 孔径 4 2 n u n ， 孔距 0 ． 4 ～ 0 ． 5 m o 9 最后爆破堰前高程 1 2 5 ． 5 1 2 2 ． 0 m梯段混凝 土。沿设计 拆除线打一排 竖向减震预裂孔 ，孔径 4 2 n l l T l ， 孔距 0 ． 2 m， 爆破布孔同上。 1 0 爆破拆除的混凝土弃渣用反铲装自卸汽车 经下游路运 出。 4 工期 安排 与拆 除效 果 中墩 混凝土拆除从 8月 2 5曰开始 ， 每个 中墩 每层爆破 4 m， 需钻孔 1 2 0 m， 采用 2 台钻机 ， 则钻 孔需 1 0 h， 加上挪钻机 、 装药及切断钢筋等 占用时 间 ，每爆破 一层需要 1 d ， 4个 中墩一个爆破 循环 需 5 d ， 考虑 台阶处人 工凿 除部分 ， 中墩 拆除共 需 3 0 d 。实际施工时 ， 4 个 中墩混凝土拆除从 8月 2 5 日至 9月 1 5日拆除爆破全部完成。 经过业主、 监理、 设计等几方面的联合验收， 对主溢洪道控制段 4 个中墩混凝土的拆除效果均 比较满意 ， 在结构断面、 拆除质量等达到了当初的 设计要求。 【 收稿 日期】 2 0 1 1 0 8 0 4 6 7