一起抽蓄机组球阀关闭时间偏长缺陷处理

钱 力，胡立昂，李 悦，刘 向，张印玲

（1.河北张河湾蓄能发电有限责任公司，河北 石家庄 050300；2.国网新源控股有限公司检修分公司，北京 100068）

1 概述

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。

球阀设备主要由球阀本体部分、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，双接力器油压操作。

2 缺陷分析及处理

2.1 发现问题

2019年11月设备健康状态月度技术分析发现，2号机球阀出现了一次关闭时间偏长的现象。

表1 2019年11月球阀关闭时间记录

2019年11月4台球阀开关时间总体趋势平稳，时间开启动作时间在47～51 s范围内，关闭时间2号机组偶尔出现偏长，其余机组均正常在53～62 s内，暂不影响机组运行，对球阀位置传感器进行检查无异常，加强关注。同时其他数据对比本年度各月开关时间数据，未见明显异常增加/降低趋势，现场巡视检查未见球阀开关过程中有异常情况出现。

2.2 原因分析及问题排查

（1）可能原因：球阀全开位置传感器故障。

问题排查：

1)检查球阀全关位置开关CG512、CG511，开关位置及固定螺栓无松动，标记线刻度无变动。

2)手动触动全关位置开关CG512、CG511，与中控室及球阀控制箱对点，信号动作正常。

3)用万用表测量CG512、CG511的2个触点间电阻，触点接通时电阻为0.19Ω，触点断开为无穷大，电阻正常。

综合以上三点，排除球阀全关信号位置开关故障的原因。

（2）可能原因：枢轴转动摩擦力增大，造成球阀动作缓慢。

问题排查：

1)查阅监控历史记录，2号球阀11月05日开机时全关到全开时间为50 s，在正常范围内。

2)球阀的关闭可分为两个阶段，第一阶段为快关段，从全开到 2 %左右，正常用时53 s；第二阶段为慢关段，从2 %到全关，正常用时9 s。查阅11月份2号球阀快关段和慢关段时间，记录如表2。

表 2 2号球阀快关段和慢关段时间

综合以上两点分析，如果球阀枢轴摩擦力增大，则球阀在开启和关闭两个过程中都将变慢，并且快关和慢关两段的时间均会延长，实际并没有，可以排除球阀枢轴摩擦力增大的原因。

（3）可能原因：球阀慢开段缓冲腔排油管路堵塞，造成球阀慢开段动作缓慢，增大了整体开启时间。

根据球阀的设计，球阀接力器在接近全开或全关时为避免接力器活塞对端盖的冲击，在两端设置了缓冲腔。在接力器由全开向全关移动时，开启腔内的油从活塞杆与端盖间的缝隙进入压力油主管路泄掉，当接力器活塞走至缓冲腔位置时，由于活塞杆密封套的存在，封堵了活塞杆与端盖间的缝隙，缓冲腔内压力油无法通过主油管排除，只能通过缓冲腔的排油管排除，调整缓冲腔的排油管的节流阀即可调整接力器的慢关段时间。

球阀关闭时间的延长主要体现在慢关段，造成慢关段时间延长的原因可能是缓冲腔排油管路堵塞。缓冲腔排油管路为L型管路，节流阀位于L型管路拐角处，杂质容易在节流阀处聚集，造成管路堵塞，影响排油速度。球阀开启时，压力油经过缓冲腔排油管路和两个带有逆止阀的管路进入活塞下腔，接力器开始开启。在此过程中，存在于缓冲腔排油管路的杂质可能会被油流带走，当再次关闭球阀时，缓冲腔排油管路没有杂质堵塞，球阀关闭正常。这可以解释故障偶发性的原因。

综合以上两点分析，判断球阀关闭缓冲腔排油管路堵塞是造成球阀关闭时间变长的原因，而造成管路堵塞的原因为油质杂质较多。球阀接力器为垂直开启/关闭方式，较重的杂质容易在接力器底部和活塞上表面聚集，不易排出。

在缓冲关闭阶段，发生堵塞的接力器，其关闭缓冲腔的压力会有较大的升高。

手动开启球阀，在两个接力器关闭缓冲腔接压力表测量，对压力值进行比较。在球阀由快关段进入慢关段后，1号接力器实测压力在6 MPa，较稳定。2号接力器实测压力最高到达9 MPa。

根据压力表实测数据分析，应为2号接力器下端缓冲腔排油管节流阀堵塞，造成2号接力器排油不畅，进而导致球阀关闭缓慢。试验现象和分析结果吻合。

2.3 确定故障点

经过现场检查球阀全关位置传感器、查阅球阀动作时间记录以及动作球阀测量缓冲腔压力，确认故障原因是球阀慢关段缓冲腔排油管路堵塞，造成球阀慢关段动作缓慢，增大了整体关闭时间。

2.4 处理步骤

（1）拆卸球阀接力器下端部缓冲腔排油管路节流片，对节流片及排油管路进行清洗：

1）拆卸缓冲腔测压接头和节流阀堵头，将管路内残油排尽。

2）将节流阀处的节流片旋出，发现节流孔内有球状焊渣杂物堵塞，腔体内有绿色片状杂质。

3）用内六角顶出球状杂物，用洁净的内六角取出杂质，用清洗剂喷扫测压管口和节流阀管口。

图1 测压接头和节流阀堵头

图2 拆出节流片

图3 被球状杂质堵塞的节流片

4）回装节流片及堵头。

（2）机组恢复备用后，实测球阀关闭时间为63 s。动作时间正常。

3 故障机理复原

2号机组在停机过程的球阀关闭过程中，快关段动作正常，动作时间为53 s；因为2号接力器下端缓冲腔排油管节流阀堵塞，造成2号接力器排油不畅，引起球阀慢关段动作迟缓，由正常的9 s延长到30 s，导致整体关闭时间延长为83 s。

图 4 球状焊渣杂质和密封表面脱落物杂质

4 暴露的问题及预控措施

（1）检修项目不完善，应定期进行球阀接力器缓冲腔的清理工作。结合机组C级及以上检修，进行球阀接力器缓冲腔的清理工作。

（2）2号机组球阀接力器已经运行10年以上，未进行彻底的检修。结合机组大修，进行球阀接力器的返厂检修工作。

5 结论

结合设备状态分析，及时发现缺陷的趋势并进行处理，降低设备故障率，提高设备运行稳定性。