玛依河二级电站1、2号水轮机进水球阀密封油路进水问题分析

孟宪影，陈义贵

（1.国网四川省电力公司技能培训中心，成都610071；2.玛依河电站托管技术维护公司，四川 甘孜627850）

0 引言

玛依河二级水电站位于四川省乡城县境内，额定水头为280 m，装设有两台额定功率为9 MW的立式冲击式机组，每台机组设有四组喷针和折向器。每台机组的进水口处设有液压操作的球阀，作为机组过速的后备保护，方便机组的开停机操作[1，2]。球阀的下游侧设有下止水，也叫工作密封，用于停机时减少球阀漏水量；球阀的上游侧设有上止水，也叫检修密封，用于检修机组和检修工作密封。两台进水球阀的密封均采用液压油进行操控。

1 进水球阀现状及存在问题

玛依河二级电站1、2号两台机组的进水球阀一直存在密封操控油路进水的问题，故障原因一直无法找到，故障也无法排除，致使球阀的操控极为不便。现场运行人员为避免密封油路中再有水漏入，在球阀开启后即将其球阀油压装置的油压卸掉，油全部排出，使球阀一直处于开启状态，无法快速关闭，使两台机组一直处于无机组过速后备保护的状态运行，具有极大的安全隐患。本文结合现场实际，分析了其密封油路进水的主要原因、危害、处理措施及建议。

2 球阀密封油路进水原因分析

2.1 密封操作能源问题

该进水球阀的检修密封和工作密封均采用移动差压式金属硬密封结构，其密封投退的操作能源为液压油，该种操作能源的缺点是移动密封圈由于口径大、活塞加工难度大，长期运行后活塞处易发生泄露[3]，引起密封操作油路进水；且止漏环完全依靠油压压紧封水，两液压腔之间、液压腔 与钢管压力水之间均只有两道橡皮条密封，在运行过程中钢管压力水会经过油封渗漏至止漏环回油腔，沿回油管排至球阀漏油箱，成为球阀密封油路进水的主要原因。

2.2 旁通阀设置不合理

目前玛依河二级电站1、2号水轮机进水球阀及旁通阀位置简图如图1所示：机组进水球阀关闭后，当旁通阀关闭后（阀3手动阀常开，用电动阀4进行自动投退旁通阀），若只投下止水2（工作密封），上游的水会经过阀体6与活叶5之间的缝隙7进入活叶5中心（活叶为中空），又经旁通管B和C越过下止水2进入下游侧，使下止水失效，达不到密封效果。

因此为达到密封止水效果，在停机后，将上、下止水同时投入，开机前又将它们都退出（其PLC球阀自动控制流程也是如此操作），不符合运行规程规定，造成上止水（检修密封）频繁操作，易使检修密封受损。

球阀密封操作运行规程[4]如下：正常运行时，球阀上游侧检修密封不投入，机械锁锭装置退出，只有在机组检修，给检修人员构成必要的检修条件时才投入，且机械锁锭必须投入；下游侧工作密封在球阀正常关闭后投入，球阀开启前必须退出。

由上面分析可知，设备自身原因为球阀密封油路进水的主要原因。

图1 球阀及旁通阀位置简图

3 危害分析

3.1 机组无过速后备保护运行，易导致事故扩大

机组开机后的整个运行过程中，球阀油压装置的油压全部卸掉，一旦因甩负荷等事故造成机组过速或调速器失灵时，因球阀不能立即关闭，将使机组转速持续上升，其转动部件的离心力急剧增加，其振动与摆度加大，可能引起转动部分与静止部分的碰撞而使部件遭受破坏，如发电机转子与定子的碰撞，转轮与转轮室的碰撞等；此外，也会使各部轴承损坏，基础螺栓松动，蜗壳及尾水管产生裂纹等，严重的甚至会造成设备的破坏和人员伤亡。球阀不能关闭，势必导致事故扩大，造成无法挽回的经济损失，是非常大的安全隐患[5]。

3.2 易导致喷针和折向器关闭不严及漏水

二级站水头高达280余米，水压高达2.8 MPa左右，进水球阀在停机后不能关闭，其压力将长期作用于喷针和折向器，易导致喷针和折向器关闭不严及漏水。

3.3 加快设备的内部锈蚀

活塞处发生泄露引起的油水混合，对球阀接力器 、油泵 、液压阀等的运行不利 ，会加快设备的内部锈蚀，也会对外部水资源环境产生污染。

4 处理方法及建议

4.1 调整旁通管及旁通阀位置

为解决仅投入下止水密封失效问题，建议将球阀的旁通阀位置进行调整，如图2所示。

图2 旁通阀位置调整后简图

此时，如正常运行时，手动阀3一直处于开启状态，球阀关闭前自动开启电动阀4进行平压，球阀全关后，自动关闭电动阀4，再投入下止水2，因旁通管B与C不再相通，活叶5及缝隙7中的水不会流入下游，仅下止水2投入即达到了密封效果。如此调整后，对开阀前下止水退出亦无影响，对上止水的投退亦无影响。

4.2 其他处置建议

（1）建议与球阀生产厂家专家一道，组建技术专家小组，针对球阀油路进水情况进行进一步分析研究及排查，尽早进行处理或更换，避免同类事情再次发生。

（2）因油压密封长期运行容易造成油路进水，建议更换为水压密封。

（3）制订出水轮机进水球阀开、关（包括密封的投退）操作的标准化操作流程或规定，并要求运行人员严格按规程规定操作。

（4）进一步加强培训和管理，提高员工的技术水平、安全生产及风险防控意识。

5 结论

对玛依河两台机组进水球阀密封油路进水原因、危害的分析、处理措施及建议的提出，为同类型球阀密封进水问题的分析解决提供了借鉴及参考。球阀油路进水问题必须尽快解决，使球阀真正起到过速后备保护作用，提高机组运行的安全稳定性。