水电站进水球阀检修密封锁定装置改造

李 刚

（四川蜀道清洁能源集团，四川 成都 610041）

0 前言

水电站大型进水球阀检修密封锁定装置的作用，是在球阀上游保持水压的条件下，在球阀关闭投入检修密封后，手动投入检修密封锁定装置，以确保检修密封不被误操作退出或在密封控制装置失压情况下不退出、不漏水，从而保证工作人员和厂房、设备的安全。一般情况下，在需要打开水轮机机壳进人门或配水管进人门检修检查时、在水轮机检修检查、发电机检修或进入内部检查时、在球阀油压装置或控制柜检修等情况下，需要投入球阀检修密封锁定装置。

球阀检修密封锁定装置一般是采用手动锁定螺杆锁定，是保证球阀下游侧检修检查、机组检修检查工作时的最终安全措施，是装备进水球阀的水电站防止球阀检修密封非正常开启造成进水事故的最后一道安全防线。

笔者长期在水电站从事设备检修维护管理工作，处置过不同水电站进水球阀密封故障问题，根据多年的实践工作经验，结合不同水电站球阀检修密封锁定装置使用情况，提出对已投产水电站进水球阀检修密封内螺纹结构锁定装置改造为外置可拆卸锁定装置的方法，经过实践检验，能高效、方便、节约的改造处理水电站球阀检修密封锁定装置问题。

1 锁定装置失效原因分析

在很多水电站采用的大型进水球阀上，检修密封锁定装置一般采用内螺纹结构，如图1 所示，这种结构的锁定杆既要受力也要起到定位作用，并且锁定杆上还装需配密封，这就造成密封面处孔轴间隙配合不能过大，否则密封件无法起到密封作用。

图1 常用的水电站检修密封锁定装置

在实践操作中发现，大多数采用这种结构的检修密封锁定装置在球阀安装后投入检修密封锁定杆时发现个别锁定杆已无法投退失效了，笔者遇到的四川马边某水电站在隧洞充水完成准备试运行时，操作退出2 号球阀检修密封锁定杆发现咬死无法动作，在工人加力操作锁定杆过程中发生锁定杆被油压冲出事故；四川康定某水电站在安装单位试运行完成交接停机检查时准备投入锁定杆，却发现2 台球阀共8 根锁定杆有4 根卡死无法投退，剩下的4根也卡塞严重动作困难。

结合多个水电站进水球阀检修密封锁定装置采用内螺纹结构出现的问题进行分析，发现锁定卡死失效的原因有：

（1）锁定杆头部由于配合间隙小，如装配时出现晃动或有杂物进入，在锁定杆拧进过程中头部与孔摩擦拉伤逐步扩大至卡死失效。

（2）在长期使用过程中，锁定装置各间隙沉积泥沙杂物乃至生锈后逐步造成卡塞。

（3）由于球阀锁定装置内螺纹布置于如图1 常用的水电站检修密封锁定装置所示的球阀前法兰上，球阀前法兰都是大直径、薄厚度结构，在球阀安装就位与压力钢管法兰螺栓联接把合打紧后，球阀前法兰发生变形影响到锁定装置内螺纹，直接造成锁定杆装配时螺纹研磨拉伤后卡死失效损坏，这个原因是在实践过程中发现的。

2 锁定装置的设计分析

2.1 锁定装置的设计

根据在实践过程中总结的球阀检修密封内螺纹锁定装置容易卡死失效的原因，考察其他水电站球阀检修密封锁定装置的使用情况，设计出球阀检修密封外置可拆卸锁定装置，如图2 所示。

图2 球阀检修密封外置可拆卸锁定装置设计示意图

球阀检修密封外置可拆卸锁定装置示意图说明：

（1）锁定压板外置，通过2 个M 22 高强螺钉与压力钢管法兰扣接，开孔可根据实际情况在现场打磨调整配合。

（2）锁定压板倒大圆角是为了不影响压力钢管法兰螺栓的安装。

（3）导向铜套的作用是密封和定位。

（4）定位套管的作用是压紧Y 型密封的同时对锁定杆起到保护和导向的作用，后期根据安装情况可加调整垫。

（5）Y 型密封和格莱圈的作用是防止压力泄漏。

2.2 锁定装置的优势分析

（1）采用了锁定杆螺孔在锁定压板上的外置结构，锁定板、锁定杆、密封件等均可在球阀检修密封投入腔不带压时轻易拆卸更换，这样就可以在压力钢管不排水情况下更换损坏的零部件。

（2）采用锁定板螺纹结构后，避免了球阀前法兰装配时螺纹受力变形造成的螺纹咬死。

（3）导向铜套的使用，配合锁定板在外的可调节，确保了锁定杆定位准确，有效避免了装配过程中锁定杆受损造成密封失效和锁定杆咬死。

（4）锁定杆头部采用缩小设计，尽量避免在操作过程中的晃动摩擦。

（5）Y 型密封便于更换，可有效避免压力泄漏。

（6）不需要对整个球阀返厂加工，只需将球阀前法兰返厂，节约了检修费用，返厂加工量少，缩短了返厂加工时间。

2.3 球阀检修的注意事项

（1）压力钢管法兰上配钻M 22 螺孔，受压力钢管外侧空间位置影响无法摆放钻孔设备，只能在球阀检修吊出后从压力钢管法兰正面钻孔，这就必须提前联系加工厂家在球阀大修拆卸前对检修密封锁定装置安装位置在球阀前法兰上进行准确划线定位，这样能避免球阀回装时反复吊装，节约检修工期。

（2）一般情况下球阀前法兰与压力钢管法兰上的锁定装置留孔可能会有部分错位，在拆卸球阀前一定要测量好位置，在吊开球阀后根据安装位置对其进行人工修磨，尽量减少安装不同心的影响。

（3）锁定杆、定位套管应为不锈钢制作。

（4）球阀前法兰返厂应做好保护措施，避免碰撞变形。

（5）球阀检修密封锁定装置在安装好后进行投入、退出实验时应记录好锁定杆外露长度数据，在正常运行操作时按记录的数据进行复核，确保操作正确。

（6）在操作球阀检修密封锁定装置时，除按记录的锁定螺杆外露长度数据进行操作外，还应注意操作力度，避免造成损伤。

（7）球阀检修密封锁定装置外露的锁定螺杆，在使用中要注意防止积污，操作前应先将螺纹清理干净。

3 应用案例

3.1 华山沟水电站情况简介

四川康定华山沟水电站，是巴郎沟流域上开发的“一库2 级电站”的上级电站，装机容量为72 MW（2×36 MW），水库库容1 496 万m3，正常蓄水位为2 700.0 m，死水位2 658 m。坝址多年平均流量7.81 m3/s，发电引用流量为19.48 m3/s。华山沟水电站进水球阀采用型号QF600-WY-130，设计水头500 m，升压水头600 m，允许过流量12 m3/s，接力器2 只，阀体斜分半结构的球阀，上游侧设检修密封,下游侧设工作密封,均采用金属接触密封。检修密封采用手动操作,工作密封采用自动操作，2 种密封均采用活塞式结构。

3.2 华山沟水电站锁定装置改造原因和改造情况

华山沟水电站球阀检修密封锁定装置采用内螺纹结构，单台球阀对称布置共4 根锁定杆，自投运后就发现2 台球阀有4 根锁定杆失效卡死无法动作，剩下4 根也投退困难。2017 年对球阀大修时采用加大螺纹牙距，增大锁定杆密封处孔轴配合间隙的方法维修，处理后的锁定杆在球阀回装吊入前试验操作正常，投退灵活，但球阀吊入就位打紧法兰联接螺栓后安装锁定杆上去，当即发现有锁定杆拧进后无法退出，连续2 台球阀均是如此，经现场安装人员和厂家技术人员分析原因为球阀联接螺栓打紧后处于中间的球阀前法兰发生变形，引发前法兰上的锁定装置内螺纹变形，从而造成锁定杆安装时发生螺纹卡死失效。

3.3 华山沟水电站锁定装置改造情况

根据华山沟水电站球阀检修密封锁定装置发生的情况进行分析整理，并参考其它水电站球阀检修密封锁定装置使用效果，设计了华山沟水电站球阀检修密封外置可拆卸锁定装置。

2022 年初在华山沟水电站球阀大修过程中，提前安排联系返厂维修厂家四川德阳东科水电设备有限公司到厂对华山沟水电站球阀检修密封锁定装置进行测量划线定位，并出具改造加工图纸，2022 年4月华山沟水电站球阀大修完成，检修密封锁定装置同步改造完工，锁定装置投退试验正常后投入运行，安装后的情况如图3、图4 所示。

图3 华山沟水电站球阀检修密封外置可拆卸锁定装置侧面照片

图4 华山沟水电站球阀检修密封外置可拆卸锁定装置正面照片

目前华山沟水电站球阀检修密封锁定装置已投退多次，使用正常，证明球阀检修密封内螺纹锁定装置改造为外置可拆卸锁定装置是完全可行的。

4 结语

水电站球阀检修密封锁定装置在很多水电站采用的是内螺纹结构，在实际运用中经常发生锁定杆卡死失效，锁定杆卡死后维修必须将引水隧洞排空才行，这样造成的发电损失很大，而球阀检修密封外置可拆卸锁定装置能有效的避免这些问题，方便检修更换，易于对现有设备进行改造，节约检修费用，延长球阀检修周期，是对现有设备更新改造的有效手段。