磽磧水電站為亞洲最高水頭混流式水輪機，其最大、最小運行水頭分別為551.7m、458.5m。球閥前端最小的靜水壓力為4.58MPa，而球閥密封操作油壓最大為4.0MPa，從而在球閥密封環(huán)動作時，球閥前端壓力水不可避免的通過密封環(huán)與球閥本體之間的間隙竄入操作油回路，造成球閥油壓裝置液壓系統(tǒng)大量進水，致使操作油劣化，電磁閥彈簧銹蝕、閥芯發(fā)卡，球閥不能正常開啟和關(guān)閉，嚴重的影響了機組的安全性和可靠性。通過將球閥工作、檢修密封操作由油壓操作改為水壓操作、油控制，讓球閥密封裝置油水分離，避免了操作油劣化、電磁閥彈簧銹蝕、閥芯發(fā)卡，球閥的自動控制得到了保證，提高了磽磧水電站運行的穩(wěn)定性和可靠性，減輕了運維人員的工作強度。

1、概述

　　磽磧水電站位于青衣江寶興河流域東河上游河段，為高壩引水式的電站。該電站為寶興河流域梯級規(guī)劃“一庫八級”的龍頭水庫電站，壩前正常蓄水位2140m，死水位2060m，水庫總庫容為2.12×108m3，調(diào)節(jié)庫容為1.87×108m3，具有年調(diào)節(jié)性能。電站安裝3臺80MW混流式水力發(fā)電機組，總裝機容量240MW，1號、2號機組于2006年12月29日投產(chǎn)發(fā)電，3號機組于2007年4月6日投產(chǎn)發(fā)電。水輪機型號為：HL(FV13+)-LJ-228.84，額定水頭、最大水頭、最小水頭分別為490m、551.7m、458.5m，投運時為亞洲最高水頭混流式水輪機。調(diào)速器型號為PFWT—80—4.0-STARS，導葉接力器控制操作額定油壓為4.0MPa。發(fā)電機組進水口球閥控制系統(tǒng)型號ZQKG-4.0/32，球閥接力器及其密封控制操作控制操作額定油壓為4.0MPa。

　　磽磧電站1～3號機組自投入運行后，多次發(fā)生由于球閥油壓裝置油混水，導致控制回路電磁閥彈簧銹蝕、閥芯發(fā)卡，造成球閥不能正常開啟和關(guān)閉，嚴重的影響了機組的安全性和可靠性。究其原因，由于球閥密封操作油壓最大為4.0MPa，而密封前端最小的靜水壓力為4.58MPa，從而在球閥密封環(huán)動作時，球閥前端壓力水不可避免的通過密封環(huán)與球閥本體之間的間隙竄入操作油回路，造成球閥油壓裝置液壓系統(tǒng)大量進水，導致操作油劣化。

　　球閥工作密封結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，檢修密封結(jié)構(gòu)與此相同。

圖1 球閥工作密封結(jié)構(gòu)圖

2、原球閥密封控制操作方式及其存在的問題

　　2.1、原球閥密封控制操作液壓原理

　　原球閥密封控制操作液壓原理見圖2。

圖2 原球閥密封控制操作液壓原理圖

　　2.2、原球閥密封控制過程及其存在問題

　　通過圖2可以看出，壓力油通過電磁閥的控制，直接通入球閥密封裝置控制活塞腔。由圖1可以看出，球閥本體和密封裝置活塞腔之間是動靜配合，不可避免的有間隙。磽磧電站水輪機水頭高，球閥前端最小的靜水壓強為4.58MPa，球閥密封裝置操作、控制油壓最大為4.0MPa，在這種情況下，球閥前端高壓水通過球閥本體和密封裝置活塞腔之間的間隙滲入到工作密封退出腔，通過回油管流入漏油裝置內(nèi)。通過液壓油循環(huán)進入操作油系統(tǒng)，由于液壓油中含有大量的水分，致使油質(zhì)劣化，銹蝕電磁閥彈簧，導致電磁閥不能可靠地動作，從而導致球閥不能自動開啟，影響機組運行的穩(wěn)定性和可靠性。另外，由于球閥油壓裝置透平油混入大量水分，為保證油質(zhì)，需要頻繁的對透平油進行過濾，大大加大了運維人員的工作強度。有時需要運維人員手動協(xié)助開啟球閥，增加了誤操作的可能性，真空技術(shù)網(wǎng)(http://m.zlyvkd.cn/)認為影響到運維人員和機組的安全性。

3、球閥密封控制操作方式技術(shù)改造方案及其特點

　　3.1 1)技術(shù)改造后的球閥液壓系統(tǒng)如圖3。

圖3 技術(shù)改造后的球閥液壓系統(tǒng)圖

　　2)圖中各閥門正常運行狀態(tài)如表1。

表1 各閥門正常運行狀態(tài)表

　　3.2、技術(shù)改造方案的總體思路如下：

　　1)將球閥工作、檢修密封操作由油壓操作改為水壓操作、油控制;

　　2)球閥工作、檢修密封投入、退出由液壓換向閥控制，該液壓換向閥控制介質(zhì)為壓力油，來自球閥油壓裝置。

　　3)水壓操作源從平壓裝置上游管路引取，通過兩級濾水裝置凈化水質(zhì)后，分別引向球閥工作密封裝置和檢修密封裝置;密封環(huán)前后水壓一致，但是密封環(huán)活塞腔的面積遠大于密封環(huán)與球閥活門的接觸面積，所以能實現(xiàn)密封環(huán)可靠地動作;在密封回路裝設(shè)油壓控制的液動換向閥，通過電磁閥控制液動換向閥的開啟和關(guān)閉，以實現(xiàn)密封裝置的投入和退出。

　　3.3、技術(shù)改造后球閥密封運行方式及其注意事項

　　1)在自動運行情況下，密封裝置的投退利用電磁閥控制的液動換向閥現(xiàn)實。

　　2)機組球閥開啟之前，應(yīng)詳細檢查球閥密封操作水系統(tǒng)各閥門處于表1所述狀態(tài)。

　　3)機組停機過程中發(fā)現(xiàn)球閥密封水操作工作密封投不上，導致機組低轉(zhuǎn)速長期運行，此時應(yīng)投入球閥檢修密封。

　　4)當球閥密封液動換向閥故障不能動作時，應(yīng)開啟檢修密封排水閥1　263閥，開啟旁通操作手閥1261閥，通過水壓將檢修密封關(guān)閉。

　　5)在以上均失效，比如水過濾器嚴重堵塞，或水管路漏水導致水壓不夠等情況下，就關(guān)閉1　250閥，關(guān)閉1　252閥，開啟1　149閥，手動液壓泵打油壓關(guān)閉檢修密封。

　　6)1247-1，1249-1，1251-1三個水過濾器排污閥應(yīng)該定期手動排污。

　　3.4、技術(shù)改造后球閥密封運行的功效

　　1)磽磧球閥密封改造后，球閥自動開啟成功率大幅提高，提高了機組自動運行的可靠度，大幅縮短機組開停機時間，減少不必要的耗水，大大提高了機組運行的可靠性和經(jīng)濟性。

　　2)磽磧球閥密封改造后，球閥油壓裝置再沒有出現(xiàn)油混水的安全隱患，減少了運維人員的透平油凈化處理工作。

　　3)磽磧球閥密封改造后，運維人員不再手動協(xié)助開啟球閥，減少了運維人員的工作強度及減少誤操作的可能，提高了機組運行的安全性和穩(wěn)定性。

4、結(jié)語

　　磽磧水電站從實際情況及運行特點出發(fā)，抓住了問題的根源，通過簡單易行的技術(shù)改造方案，解決了由于球閥密封環(huán)動作時前端壓力水通過密封環(huán)與球閥本體之間的間隙竄入操作油回路，導致控制回路電磁閥彈簧銹蝕、閥芯發(fā)卡球閥不能正常開啟關(guān)閉的問題，很大程度減少了運維人員的工作強度，極大的提高了磽磧水電站運行的穩(wěn)定性和可靠性。