1 故障蝶閥概況

蝶閥總裝包括閥體、活門、工作主（zhǔ）密封（fēng）、軸承、轉臂、接力器、鎖定裝（zhuāng）置、重錘和旁通閥等。蝶閥閥體采用鑄焊整體結構，閥體與工（gōng）作密封圈接觸處采用不鏽鋼材料，延長了密（mì）封圈的使用壽命並提高了密封（fēng）性能。閥門的密封設在下遊側，密封麵采（cǎi）用斜麵結構，因而有很好的密封性能（néng）。閥體（tǐ）的底部有 8 條地腳螺栓作為固定閥體用，能承受接力器向上推力和動（dòng）水作用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（zēng）加活門在動水關閉時的自關閉力矩，活門與閥體均（jun1）按偏置設計，其（qí）幾何中心與轉動（dòng）中心偏移 50mm，增加了關閉的可靠（kào）性。閥門的（de）主工作密封采用實心（xīn）異形橡膠放在活門周邊，用壓圈和壓緊螺釘緊固在（zài）活門上，為了保證密封圈可調和（hé）且調節後定位，設有鎖緊螺釘加以固（gù）定。閥軸采用 40Cr 鍛鋼（gāng）材料，與軸承和軸（zhóu）端密封接觸處采用（yòng）鍍鉻保護，與活門采用插（chā）人圓柱銷固定。軸承（chéng）由鋼套和銅瓦組成，銅瓦材料為鑄鋁青銅（ZCuAl1OFe3)，軸端密（mì）封采用 U 形支承環密封圈，密封（fēng）力可調，更換方便。

該閥布置 2 台直徑（jìng） 200mm 直（zhí）缸搖擺式接力器（qì），接力器的活塞杆通過轉臂與閥軸相連，活塞杆表麵鍍鉻處（chù）理（lǐ）。活塞與缸體問密封（fēng）采用 O 形圈與聚四氟乙（yǐ）稀組合式密封圈；接（jiē）力器缸內設有二段關閉裝置（zhì）和節流緩衝結（jié）構，外部采用高壓軟（ruǎn）管連接。

控製係統。蝶（dié）閥的開啟采用閥門液（yè）壓控製（zhì）裝置供油（yóu），推動接力器把活門和重錘（chuí）至全開後采用油（yóu）壓鎖錠，鎖錠油源來自（zì）於調速器油壓裝置。當機組發（fā）生事故或需正（zhèng）常停機（jī）時，切換鎖錠油源脫開，蝶閥依（yī）靠自身所配置的 2 個重錘（各 3.5 t）和水力（lì）作用至活門（mén）全關，起到切斷水流和保護機組的作用。

2 故障現象

蝶閥關閉過程中，當蝶閥關閉至全行程的約 95% 時，蝶閥轉臂（重（chóng）錘）停止下落，蝶（dié）閥不能自行到達全關位置。這與蝶閥（fá）隻能在全開或全關 2 個位置相矛盾，蝶閥位置處於不定態，造成漏水量較大，引起較強的噪聲，給水電（diàn）站的（de）檢修（xiū）運行帶來了較大的安全隱患。

3 原因分析

3.1 油管路方麵

出現這種現象有可能是（shì）由於回（huí）油管路排油不暢引起接力器關側（cè）油腔（qiāng）油（yóu）未排盡，由此造（zào）成接力器（qì）活塞不能完（wán）全回複（fù）至全關位置，導致蝶閥轉臂下落不能到達（dá）大行程，引起蝶閥關不到全關位（wèi）置。

就此對操（cāo）作油管路進行檢查，對於管路上的油閥門進行分解檢查，確保操（cāo）作油管路暢通（tōng）無阻。

3.2 接力（lì）器結構

為了降低在關閉過（guò）程中接力器活塞衝擊接力器油（yóu）底部的速度和壓力，在操作接力器缸內設有二（èr）段關閉裝置，即節流緩衝結構（gòu）。

對接力器節流緩衝結構進行清洗並對接力器節流閥進行調整，加大節流閥開（kāi）口，使回油（yóu）的流量變大，節流閥前、後（hòu）的壓差變小，有利（lì）於接（jiē）力器活塞的下落。同時，檢查發現接力（lì）器活塞杆表（biǎo）麵（miàn）鍍（dù）鉻層完好，無鏽（xiù）蝕卡澀跡象。

用以上 2 種方法（fǎ）進行處理後，沒有明顯的效果，說明蝶閥（fá）不能到達全關位置（zhì）的（de）原因與操作係統（操作管路及接力（lì）器裝置）無關。

3.3 在蝶閥關閉過程中關閉（bì）蝶閥所需力矩小於軸承處所受到的摩（mó）擦阻力矩

為了防止泥沙淤積妨（fáng）礙閥門開啟，蝶閥下緣逆水流關閉，動（dòng）水（shuǐ）力矩 M 總是趨向使活（huó）門關（guān）閉，活門上（shàng）的動水壓力（lì）沿水流方向的分力 p 順水（shuǐ）流方向，垂直分（fèn）力 P1 方向向上。

活門關閉時，水完全靜止，活（huó）門上承受靜水壓力。由於活（huó）門上、下的位置差異，靜水壓力的作用中心在活門中心（xīn）線以下，這樣，對於臥軸蝶閥活門，就產生了使活門（mén）轉（zhuǎn）動的（de）靜水力矩。

蝶閥處於接近全關的位置不能正（zhèng）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（lì）和力矩是主（zhǔ）要的，其數值占據（jù）總的摩擦力（lì）降摩擦力矩的絕大部分。

根據設計（jì）工況，閥軸和鑄鋁青銅（tóng）的摩擦因（yīn）數一般（bān）取拜 μ=0.15，所以在高水頭 121.5m 時，蝶閥可以靠本身配置的重錘進行自（zì）動關閉。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（dé）出以下結論：

蝶閥在運行 2 年以後，在關閉時出現（xiàn）了不同程度的關不到全關位置的現象。我們分析認（rèn）為，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（fá）軸和軸承之間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。在閥門的關閉過程中，當活門接近全關位置時，活門上（shàng）、下遊（yóu）之間形成一個壓（yā）差，這個壓差會在閥軸上產生一個（gè）阻礙關閉的力矩（jǔ），這個阻力矩與軸（zhóu）承的摩擦因（yīn）數成正比，當阻力矩大於（yú）閥門關閉（bì）力矩時會出現上述現象。

（2）軸承經過一（yī）段時（shí）間運行後，軸承潤（rùn）滑麵可（kě）能有腐（fǔ）蝕，軸承出現了磨損（sǔn），摩擦因數（shù）增加，也會導致上述現象。

4 處理方法

（1）改變關閉蝶閥的操作（zuò）程序。在關（guān）閉蝶閥的（de）同時，打開旁通（tōng）閥，在關閥結束後，再關閉旁通閥。這（zhè）樣，可以讓蝶閥在關閉過程中前、後水壓始終（zhōng）平衡，消除了關閥過程中蝶閥上、下遊之間的壓差，大大降（jiàng）低了關閉時的摩擦阻力，使（shǐ）關閥能順利進行（háng），而且可以（yǐ）減少軸承潤滑麵的磨損，增加蝶閥軸承（chéng）的使用壽命。

（2）現配置的 2 個重錘的側麵各預留有 4 個 M30 的螺孔，可在重（chóng）錘上加一些鋼板，然後用螺絲緊固（gù）。這樣就增加了（le）重錘（chuí）的質量，從而增加蝶（dié）閥關閉時的重錘力矩，使蝶閥在軸承摩擦係數（shù）增大時也能順利關（guān）閉。

在以上 2 種方法中，如果采用第 2 種方法進行改造，蝶閥可在一段時間內比較順利地自行關閉，但運行時間長了以後，隨著泥沙（shā）在閥（fá）軸和（hé）軸承之間（jiān）的沉澱和軸承潤滑麵的（de）進一步（bù）磨損，摩擦因數（shù）增大引起摩擦阻力越來越大，蝶閥有可能（néng）又不能自行關（guān）閉，甚至需更換新軸承。因此，在考慮到處理上述問題的難度和電站的安全經濟（jì）運行，在采用了修改蝶閥（fá）關閉流程的方法，如圖 1 所示（圖中灰色為改進（jìn）增加流程部（bù）分）。

5 實際應用情況

芹山水電（diàn）站蝶閥關閉流程經過改進後，在關閉的同時開啟旁通閥，對閥（fá）後充水。蝶閥在上、下遊無水壓差的情況下關閉（bì）。在此過程中，基本消除了作用在活門上的靜水（shuǐ）力矩，同時，大（dà）大減小了閥軸的摩擦力矩。實踐表（biǎo）明，改進後蝶閥運行穩（wěn）定，自行關閉（bì）正常，關閉效果良（liáng）好（hǎo）。

同時考慮到機組過（guò）速時，因調速器主配壓閥（fá）拒動，需使蝶閥關（guān）閉來防止機組（zǔ）過速。在這種方式下，為防止由於關閉蝶閥時開旁通閥造成機組轉速升高，在過（guò）速保護裝置動作油管路中，並一油（yóu）管至調（diào）速器事故電磁（cí）閥。當過（guò）速保護（hù）裝置動作（zuò）時，事故電磁（cí）閥也動作，調（diào）速器主配壓閥快速朝關側動作，關（guān）閉導葉，防止機組飛逸。

6 結束語

應用該關閉流程的蝶閥，由於在（zài）關閉（bì）時蝶（dié）閥前、後（hòu）水壓平衡，受靜水壓（yā）力較（jiào）小，大大減少了閥軸的摩擦（cā）力矩，也減小了蝶閥（fá）的主軸（zhóu）及軸承的磨（mó）損，延長了蝶閥主軸及軸承的檢修周期，同時也保證了蝶閥的穩定運行，確保了水電站的安全經濟運（yùn）行。

若在含泥沙量較大的（de）水電站使用蝶閥，好（hǎo）不（bú）要采用該種帶自關閉裝置（zhì）的（de）蝶閥，因為采用帶自關閉裝置的蝶閥，運行時間長了以後，隨（suí）著（zhe）泥沙在閥軸和軸承之間的沉澱和軸承（chéng）潤滑麵的磨損，軸承摩擦因數增大引起摩擦阻力越來越大，蝶閥終將不會自行關閉。這必將增加蝶（dié）閥檢修次數，減少蝶閥使用壽命，不利於水電站的安全經（jīng）濟穩定運行。