张河湾电站球阀枢轴轴套更换工艺

陈 超，郭旭东，胡立昂，卢 彬

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300）

张河湾电站球阀枢轴轴套更换工艺

陈 超，郭旭东，胡立昂，卢 彬

（河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300）

张河湾电厂每台机组设置一个进水球阀，布置在蜗壳层，安装在压力钢管与水泵水轮机蜗壳之间，作为机组水泵工况起动、机组调相及机组正常停机和事故停机的设备。在安装初期球阀还作为高压输水隧道的堵头。对张河湾电厂球阀结构进行分析，掌握球阀枢轴轴套检修工艺，有助于生产人员更好的了解球阀的工作原理和性能，从而提高球阀整体的安全稳定运行水平。

球阀；枢轴；轴套；检修工艺

主进水阀的阀芯、轴承、轴套、密封等在球阀开启关闭过程中受到的轴向、径向水推力是很大的，因此轴套、密封的材料将直接影响球阀整体性能指标和稳定运行。目前国内多个电站已经出现了因球阀枢轴轴套内部损坏、密封严重损坏导致阀芯卡涩，球阀严重漏水，使机组出现重大安全隐患，从而严重影响机组可靠性和电网的响应能力。

本文是针对张河湾电站球阀枢轴轴套及密封更换过程中遇到的一些难题进行简单介绍，希望能对系统内各电站遇到相似问题给予一定的参考和借鉴。

1 电站概述

1.1 电站概况

张河湾电站位于河北省石家庄市井陉县境内，是一座日调节纯抽水蓄能电站，电站枢纽工程包括上、下水库、输水系统、地下厂房、开关站等组成。电站总装机容量1000MW，安装了4台单级可逆式水泵水轮发电机组，以一回500 kV线路接入河北南部电网。

1.2 球阀相关参数

主要有球阀本体部分、球阀电气控制部分、球阀油压部分组成。进水球阀为卧轴双密封球阀，双摇摆接力器油压操作。设有两道密封，上游为检修密封，下游为工作密封。密封采用水为操作介质，水源取自高压钢管。正常时，只有工作密封进行投退，检修密封在机组或球阀检修时投入。球阀相关参数见表1。

1.3 球阀枢轴轴套结构

张河湾电站球阀为横卧轴式，两侧枢轴均安装了铜轴套，球阀阀体、枢轴与铜轴套之间均采用间隙配合。铜轴套与枢轴之间通过轴套内壁沟槽黄油润滑，采用人工注油。

球阀枢轴轴套安装图及球阀整体布置图如图1、图2所示。

表1 球阀相关参数

2 球阀故障及原因分析

2.1 球阀漏水过程描述

2015年12月08日，4号机组发电运行中，运检人员发现主进水球阀1号接力器侧枢轴大量漏水，初步测算约为4.5 L/min，发电停机后该处漏水量有所减小，约为2 L/min。

对球阀开启、关闭时间进行测量，发现启闭时间由原来的52～54 s延长至65 s左右。

2.2 原因分析

通过对球阀枢轴漏水位置和漏水量的分析，初步判定为球阀枢轴内部2道密封010损坏，水流经枢轴与轴套之间间隙导致了漏水。

电站邀请了Alstom专家、检修公司、宝泉公司相关人员到现场情况进行了专业分析，判定为枢轴于铜轴套之间密封已损坏，加之至2008年投运以来，内部密封从未更换，使用寿命已到期，决定利用机组检修时对球阀枢轴轴套及密封进行彻底更换。

图1 球阀枢轴轴套安装图

图2 球阀整体图

3 球阀枢轴铜套及密封更换工艺

3.1 引水系统排水

球阀枢轴铜套更换前，必须排空上游引水系统，以保证下游检修工作的进行。由于电站水头较高，在进行压力钢管排水、充水时，要严格按照制定的方案，控制排水速率，并加强对压力钢管各管段压力、渗漏量的监控，确保压力钢管的安全。

当水排到一定的高程后，要考虑剩余的压力能否满足工作密封、检修密封的正常投退；如果不能保证密封正常投退，可以考虑外加打压泵进行手动投退密封。

3.2 枢轴打孔

由于结构上的限制，在安装Alstom专用检修工装前，需要在每侧枢轴上均匀钻4×M48孔，用于安装检修工装。如图3。

3.3 拆一侧拐臂，安装支撑工装

现分离一侧拐臂与接力器，将拆除的接力器固定牢靠防止侧滑；拆除原有的球阀操作平台，搭设临时检修平台，并预留拆卸铜轴套的支撑工装安装空间。利用厂房天车将支撑和工装吊装到位，支撑座落于3～5mm钢板上，防止支撑受力不均匀翻到；用4个M48的螺栓将工装与枢轴紧密把合，防止V型支撑，调整千斤顶的高度，确保支撑与枢轴之间的距离合适。见图4。

图3 检修工艺孔质量图

图4 支撑工装安装

3.4 安装拔环

支撑工装到位后，将拔环套入工装加长轴上，用M8丝杠将拔环和工装固定，通过旋拧丝杠上的螺帽带动铜套向外移动。如图5。

图5 所示拔环安装图

3.5 安装另一侧假拐臂

支撑工装安装到位后，在球阀另一侧将假拐臂与枢轴用M48螺栓固定，枢轴与假拐臂之间的间隙用铜皮塞紧，防止随侧拔旧铜套时球阀阀芯位移，破坏球阀上下游密封。如图6。

图6 所示假拐臂安装示意图

注：在开始拔旧铜套之前，最好将球阀阀芯位置、球阀上下游密封位置进行标记，防止阀芯产生位移，也便于回装。

3.6 拔旧铜套

拔环和支撑工装安装到位后，开始拔铜套。但是在实际拔铜套过程中发现，由于旧铜套螺栓孔太少（4个），加之丝杠太细，传递力矩太小，人工旋拧丝杠时用力不均匀等原因，旧铜套根本无法拔出；经过研究决定增加螺栓孔数量24个，增加丝杠强度，采用M12丝杠，并借助4个30 t同步液压千斤顶将旧铜套拔出。如图7。

图7 拔旧铜套

铜套即将拔出时，将千斤顶调整好位置，顶住枢轴，将虚拟支撑放出原来铜套拔出的位置，防止阀芯偏移。

3.7 回装新铜套

将清洗完毕的新铜套用天车吊装至支撑工装处，套入工装加长轴，再套入压环，将压环用M24的丝杠与球阀阀体固定，压环内侧用M8的螺钉与铜套把合，通过旋拧M24丝杠上的螺帽，将新铜套压入阀体内。如图8、9。

图8 新铜套回装

图9 新铜套回装完成

3.8 安装完毕后工具互换

一侧的新铜套安装完毕后，将支撑工装、压环、拔环、假拐臂全部拆卸后移到球阀另一侧，进行另一侧的相同工序。

4 球阀枢轴漏水原因分析

4.1 枢轴铜套密封损坏

对拆卸下来的旧铜套密封进行检查发现，内侧2道密封已经严重损坏，发生断裂、变形现象，已不具备密封性能。所以再回装新铜套及密封的过程中，应保证其完整性和配合的紧密性。

4.2 铜套内壁拉伤

旧铜套内外壁由于长期应力的作用，导致内外壁被严重拉伤。

5 结束语

目前Alstom公司设计制造的相似类型的球阀在系统内各电站应用比较普遍，随着运行时间的增加，球阀枢轴铜套及密封估计会陆续出现类似的问题。通过此次成功的检修，张河湾电站从根本上解决了球阀枢轴漏水的隐患，极大地提高了张河湾电站球阀运行的可靠性。同时也为其他抽蓄电站的球阀维护和检修提供参考和借鉴。

TV738

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1672-5387（2016）12-0078-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.12.028

2016-08-29

陈 超（1988-），男，助理工程师，从事抽水蓄能电站运维管理工作。