1、概述

水力發(fā)電無污染,運行費用低,國內外水力發(fā)電項目逐年增加,所用設備規(guī)格和性能不斷提高。在水力發(fā)電站,對中低壓水頭,主要以水輪機進水蝶閥作為水輪機事故閥,該閥安裝在水壩和水輪機之間,以保證水輪機正常工作,防止系統(tǒng)及其他重要設備產生飛逸等事故。蝶閥是水電站的重要設備之一,對其安全性及控制的復雜程度要求較高。

2、雙密封結構

蝶閥的雙密封結構是在單密封結構的基礎上,借鑒水輪機進水球閥的結構而研制開發(fā)的新產品。蝶閥的雙密封組件(圖1)主要由蝶板、閥體、動密封環(huán)和橡膠圈等組成。裝在閥體下游側的為工作密封副,裝在閥體上游側的為檢修密封副。工作密封副一般由閥體不銹鋼圈與嵌入蝶板的橡膠圈組成,可通過調節(jié)螺釘調節(jié)其密封效果,用于截斷管道內介質。檢修密封副一般由可移動的閥體不銹鋼圈與蝶板不銹鋼圈組成。檢修密封副平時不工作,當下游側工作密封副的橡膠圈老化或磨損需調整更換時,檢修密封副的移動金屬密封圈通過介質驅動(為防止下游污染,一般采用水壓驅動,水源來自壓力鋼管,同時需配置高壓水泵和過濾器)進入工作位置,用于截斷閥前管道內介質,以便于維護人員進入管道內施工,而不需要放空管道內介質。

3、使用狀況

通過對不同生產廠家制造的帶有雙密封副的蝶閥使用狀況進行調查發(fā)現(xiàn),該類型蝶閥在使用中存在一些問題。

(1)檢修密封副不敢投入

由于蝶閥雙密封結構是近幾年研制的新產品,各制造廠家無成熟經驗,且出于安全生產的考慮,用戶一般不在未放空管道介質的情況下,僅僅依靠投入檢修密封副后讓檢修維護人員進入管內施工,擔心出事故。

(2)檢修密封副不能投入

造成檢修密封副不能投入的原因很多,盡管在設計制造時已采取多種措施,如檢修密封副材料均采用不銹鋼,閥體內壁與檢修密封活動圈接觸部位噴塑處理,對驅動水采取過濾和增壓裝置等。但仍然有各種原因造成檢修密封副不能投入。

①為防止污染下游水源,一般取壓力鋼管水源驅動檢修密封副的動密封環(huán),而該動密封環(huán)長期不投入,處于靜止狀態(tài),易產生水垢,同時也易被過濾器無法過濾的細沙及鐵銹卡住。

②根據(jù)尺寸公差標準,對較大直徑的零部件,其允許公差范圍≤3mm,對動密封環(huán)和閥體內腔來說,由于加工的原因,其最大間隙可≤6mm,而6mm的間隙可造成O形圈被擠出溝槽。

③對部分大口徑蝶閥,由于動密封環(huán)很重,且剛性不好,易變形下墜,而靜止的密封環(huán)也可能產生變形,但因二者變形差異不同,可能產生不同步現(xiàn)象。同時,在動密封環(huán)頂部的某一段區(qū)域,也可能會出現(xiàn)由于間隙過大造成O形圈擠出溝槽的現(xiàn)象。

④由于動密封環(huán)長期不投入而處于靜止狀態(tài),裝在其上的O形圈很可能因分子間的粘力和靜摩擦力造成撕裂及翻轉剪切。

(3)檢修密封副泄漏量過大

泄漏量過大有2種可能。

①檢修密封副加工尺寸控制不好或表面粗糙度太差。

②動密封環(huán)處的O形圈用一段時間后可能老化造成泄漏。

(4)檢修密封副指示不準確

檢修密封副的外部指示機構由于各種原因造成指示不準確或根本就沒有指示,以致于用戶不知道檢修密封是否完全投入或完全退出。

4、國外同類產品

國外的進水蝶閥雙密封結構從檢修密封副的移動金屬密封圈驅動方式和密封副安裝上與國內蝶閥存在不同。

(1)驅動方式

進水蝶閥雙密封結構的檢修密封副的移動金屬密封圈驅動方式采用手動絲桿裝置,即在動密封環(huán)的周圈上均勻布置幾個手動絲桿裝置,通過旋轉該裝置的絲桿投入或退出檢修密封副,該驅動方式雖不需提供過濾器和增壓裝置,但應同步旋轉絲桿,執(zhí)行起來有困難。同時,其內部也有存在與國內產品相類似的問題。

(2)密封副安裝

檢修密封副和工作密封副都安裝在主閥下游側,檢修密封副采用空氣圍帶,在需對工作密封進行檢修更換時對空氣圍帶進行充氣,平時不工作。工作密封副仍采用橡膠圈密封,其中,檢修密封副和工作密封副的閥座共用,簡化了結構,但空氣圍帶有壽命限制以及密封效果欠佳。目前國內主要閥門廠家都不生產空氣圍帶結構的蝶閥產品。

5、結語

進水蝶閥雙密封結構是一種新產品,與進水球閥相比,其口徑較大(國內制造的蝶閥已超過5m) ,但剛性較球閥差(特別當?shù)y口徑較大時) ,因此由于變形可能產生各種故障。目前,國內各制造廠家仍處于學習和研制階段。

參考文獻：

〔1〕　GB /T 14478 – 93,大中型水輪機進水閥基本技術條件〔S〕.

〔2〕　孫殿玉,陳樹林,劉麗華. 超大型智能化控制設備蝶閥成套裝置研制〔J〕. 閥門, 2008 (3) .