1 故障蝶閥概況

       芹山水電（diàn）站采用 PDF130-WZ-280 型蝶閥，係臥式雙平板活門結構。蝶閥總裝包括閥（fá）體、活門、工作主密封、軸承、轉臂、接力器、鎖定裝置、重錘和（hé）旁通閥等。蝶閥閥體采用鑄焊整體結構，閥體與工作密封圈接觸處采用不（bú）鏽鋼材料（liào），延長了密封圈的使用壽（shòu）命並提高了密封性能。閥門（mén）的密封設在下遊側，密封麵采（cǎi）用斜麵結構，因而有很好的密封性能。閥體的底部有 8 條地腳螺栓作為固定閥體用，能承受接（jiē）力器向上推力和（hé）動水作用（yòng）在活門上的向上分力，而不能承受活門全關時的水推力。為增加活門在動水關閉時（shí）的自關閉（bì）力（lì）矩，活門與閥體均按偏置設計，其幾何中心與轉動中心偏移（yí） 50mm，增加了關閉（bì）的可靠性（xìng）。閥門的主（zhǔ）工作密封采用實心異形橡膠放在活門周邊（biān），用壓圈（quān）和（hé）壓緊螺釘緊固在活門上，為了保證密封圈可調（diào）和且調節後定位，設有鎖緊螺釘加（jiā）以固定。閥軸采用 40Cr 鍛鋼材料，與軸承和軸端密封接觸處采（cǎi）用鍍鉻保護，與活門采用插人圓柱銷固定。軸承由鋼套和銅（tóng）瓦組成，銅瓦（wǎ）材料為鑄鋁青銅（ZCuAl1OFe3)，軸端密封（fēng）采用 U 形支承環密封圈，密封力可調，更換方便。
      該閥布置 2 台直徑 200mm 直缸搖擺式接（jiē）力器，接力器的活塞杆通過轉臂與閥（fá）軸相連，活塞杆表麵鍍鉻處理。活塞與缸體問密（mì）封采用（yòng） O 形圈與聚四氟乙稀組合式（shì）密（mì）封圈；接力器缸內設有二段關（guān）閉裝置和節流緩衝結（jié）構，外部采用高（gāo）壓軟管連（lián）接。
      控製（zhì）係統。蝶閥的開啟采用（yòng） FYZ 閥門液壓控製裝置供油（yóu），推動接力器把活門和重錘至全開後采用油壓鎖（suǒ）錠（dìng），鎖錠油源來（lái）自於調速器油壓裝置。當機（jī）組發生（shēng）事故或需正常停機時，切換鎖錠油源脫開，蝶閥依靠自身所配置的 2 個重（chóng）錘（各 3.5 t）和水力作用至活門全關，起到切（qiē）斷水流和保護機組的作用。

       2 故障現象

       芹山水電站蝶閥於 2000 年 3 月投人運行，運行至 2002 年（nián） 3 月，發現在關閉蝶閥過程中，當蝶閥關閉至全行程的約 95% 時（shí），蝶閥轉臂（重錘）停止下落，蝶閥不能自行到達全（quán）關位（wèi）置。這與蝶閥隻能在全開或全關 2 個位置相矛盾，蝶閥位置處於不定態，造成漏（lòu）水量較大，引起較強的噪聲，給水電站的檢修運（yùn）行帶來了較大（dà）的安全（quán）隱患（huàn）。

        3 原因分析

        3.1 油管路方麵

        出現這種現象有可能是由於回油（yóu）管路排油不暢引起接力器關側油腔油未排盡（jìn），由此造成接力器活塞（sāi）不能完全（quán）回複至全關位置，導致蝶閥轉（zhuǎn）臂下落不能到達（dá）最大行（háng）程，引起蝶閥關不到全關位置。
        就此對操作油管（guǎn）路進行檢查，對於管路上的油閥門（mén）進行分解檢查，確保操作（zuò）油（yóu）管路暢通無阻。

        3.2 接力器結構

        為了降低在關閉過程中接力器活塞衝擊接力器油底部的速度和壓（yā）力，在操作接力器缸內設有二段關閉裝置（zhì），即節流緩衝結構。
        對（duì）接（jiē）力器節流（liú）緩衝結構進行清洗並對接力器節流閥進行調（diào）整，加大節流閥開口，使回油的流量變大，節流閥前、後的壓（yā）差變小，有利於（yú）接力器活塞的下落。同時，檢查發現（xiàn）接力器活塞杆表麵鍍鉻層完好，無鏽蝕卡澀跡象。
         用以上 2 種方法進行處理（lǐ）後，沒有明顯的效果，說明蝶閥不能到達全（quán）關位置（zhì）的原因與操作（zuò）係統（操作（zuò）管路及（jí）接（jiē）力器裝置）無關。

         3.3 在蝶閥關閉過（guò）程中關閉蝶閥（fá）所需力矩小於軸承處所受到的摩擦阻力矩

         為了防止泥沙淤積妨礙閥門開啟（qǐ），蝶閥下緣逆水流關閉，動水力矩 M 總是趨向使活（huó）門關閉，活門上的動水壓力沿水流方（fāng）向的分（fèn）力 p 順水流方向，垂直分力 P1 方向向上。
         活門關閉時，水完全靜止，活門上承受靜水壓力。由於活門上、下的位置差異，靜水壓力的（de）作用中心在活門中心（xīn）線以下（xià），這樣，對於臥（wò）軸蝶閥活門，就產生了使活門轉動的靜水力矩。
         在芹（qín）山水電（diàn）站中，蝶閥處於接近全（quán）關的位置不能正常關閉。
         在閥門操作中，操作機構各轉動銷軸處均存在摩擦力和摩擦力矩。其中（zhōng），閥軸（zhóu）與軸瓦間的摩擦力和力矩是主要的，其數值占據總的摩擦力（lì）降摩擦力矩的絕大部分。
         根據設計工況，閥軸和鑄鋁青銅的摩擦因數一般取拜 μ=0.15，所以在最高水（shuǐ）頭 121.5m 時（shí），蝶閥可以靠本（běn）身配置的重錘進行自動（dòng）關閉。而要出現蝶閥不能自動關閉現象必須的條件是 μ＞0.27。因此可以得出以下結論：
           蝶閥在運行 2 年以後，在關閉時出現了不同程（chéng）度（dù）的關不到全關位置的現（xiàn）象。我（wǒ）們（men）分析認為（wéi），出現這種情況的原因有以下 2 點：
         （1）蝶閥在經過 2 年多的運行後，閥軸和軸（zhóu）承之間（jiān）有可能出現泥沙沉澱，導致閥軸和軸承之間的間隙減小，軸承摩擦因數增加。在閥門（mén）的關（guān）閉過程中，當活門接近全（quán）關位置時，活門上、下遊之間形成一個壓差，這個壓差會在閥軸上（shàng）產生一個（gè）阻礙關（guān）閉的力矩，這個阻力矩與軸承（chéng）的摩擦因（yīn）數成正（zhèng）比，當阻力矩大於閥門關閉力矩時會出（chū）現上述現象。

         （2）軸承（chéng）經過一段時間運行後，軸承潤滑麵（miàn）可能有腐蝕，軸承出現了磨損（sǔn），摩擦因（yīn）數增（zēng）加，也會導致上（shàng）述現象。