1 故障蝶閥概況

蝶閥總裝包括閥體（tǐ）、活門、工作主密封、軸承、轉臂、接力器、鎖定裝置、重錘和旁通閥等。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鏽鋼材料，延長了密封圈的使用壽命並提高了密封性能。閥門（mén）的密封設在下（xià）遊側，密（mì）封（fēng）麵采用斜麵結構，因而有很好的密封性能。閥體的底（dǐ）部（bù）有 8 條地腳螺栓作為（wéi）固定閥體用，能承（chéng）受接力器向上推力和動水作用在活門上的向上分力，而不能承受活門全關時的（de）水推力。為增加活門在（zài）動水關閉（bì）時的自關（guān）閉力矩，活門與閥體均（jun1）按偏置設計，其（qí）幾何中心與轉動中心偏移 50mm，增加了關閉的（de）可靠性。閥門的主工作密封（fēng）采用實心異形橡膠放在活門周（zhōu）邊，用（yòng）壓圈和壓緊（jǐn）螺釘緊固在活門上，為了保證密封圈可調和且調節後定位，設有鎖緊螺釘加以固定。閥軸采用 40Cr 鍛（duàn）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（hé）銅瓦組成（chéng），銅瓦（wǎ）材料為鑄鋁青銅（ZCuAl1OFe3)，軸（zhóu）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 200mm 直缸搖擺式（shì）接（jiē）力器，接力器的（de）活塞杆通過轉臂與閥軸相連，活塞杆表麵鍍鉻處理。活（huó）塞與缸體問密封采用 O 形圈與（yǔ）聚四（sì）氟乙稀組合式密封圈（quān）；接力器缸內設有二段關閉裝（zhuāng）置和節流緩衝結構，外部采用高壓軟管連（lián）接。

控（kòng）製係統。蝶閥的（de）開啟采用閥門液壓控製裝置供油，推動接力器把活門（mén）和重錘至全開後采用（yòng）油壓鎖錠，鎖錠油源來自於調速器油壓裝置。當機組發生事故或需正常停機時，切（qiē）換鎖錠油（yóu）源脫開，蝶閥依靠自身所配置的 2 個重錘（各 3.5 t）和水力作用至活門全關，起到切斷水流和保（bǎo）護機組的作用。

2 故障現象（xiàng）

蝶閥關閉過程中，當蝶閥（fá）關（guān）閉至全行程的約（yuē） 95% 時，蝶閥轉臂（重錘）停止下落，蝶閥（fá）不能（néng）自行（háng）到達全關位置。這與蝶閥隻能在（zài）全開或全關 2 個位（wèi）置相矛盾（dùn），蝶閥位置（zhì）處於不定態，造成漏水量較大，引起較強的噪聲，給水電（diàn）站的檢修運行帶來了較大的安全隱（yǐn）患。

3 原因分析（xī）

3.1 油管路方麵

出（chū）現這（zhè）種現象有（yǒu）可能是（shì）由於回油管路排油不暢引起（qǐ）接力器關側油腔油未排盡，由此造成接力器活塞不能完全回複至全關位置，導致蝶閥轉臂下（xià）落不能到達大行程，引起蝶閥關不到全關位置。

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，確保操作（zuò）油管路暢通無阻。

3.2 接力器結構（gòu）

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力，在操作接力器缸內設有二（èr）段關閉裝置，即節（jiē）流緩衝（chōng）結構。

對接（jiē）力器節流緩衝結構進行清洗並（bìng）對接力器節流閥進行調整，加大節（jiē）流閥開口，使回油的流量變大，節流閥前、後的壓差變小，有利於接力器（qì）活塞的下落（luò）。同時，檢查發現（xiàn）接（jiē）力器活塞杆表麵鍍鉻層完好，無鏽蝕卡澀跡象。

用以上 2 種方法進行處理後，沒（méi）有明顯的效（xiào）果，說明蝶閥（fá）不能到達全關位置的（de）原因與操作係統（操作管路及接（jiē）力器裝置）無關。

3.3 在蝶閥關閉（bì）過（guò）程（chéng）中關閉（bì）蝶閥（fá）所（suǒ）需力矩小（xiǎo）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，蝶閥下緣逆水流關閉，動水力矩 M 總（zǒng）是趨向使（shǐ）活門（mén）關閉，活門上的動水壓力沿水流方向的分（fèn）力（lì） p 順水流方向，垂直分力 P1 方向向上。

活門關閉時，水（shuǐ）完全靜（jìng）止，活（huó）門上承受靜水壓（yā）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線以下，這樣，對於臥軸蝶閥活門，就產生了使活門轉動的靜水力矩。

蝶閥（fá）處於接近全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（jǔ）。其中，閥軸與軸（zhóu）瓦間的摩擦力和力矩是主要的，其數值占據總的摩擦（cā）力降摩擦力矩的絕大部分（fèn）。

根據設計工況，閥軸和鑄鋁（lǚ）青銅的摩擦因數一般取拜 μ=0.15，所以在高水頭 121.5m 時，蝶閥可以靠本身配置的（de）重錘進行自（zì）動（dòng）關閉。而要出現蝶閥不能自動（dòng）關閉現象必須的條（tiáo）件是 μ＞0.27。因此（cǐ）可以得出以下結（jié）論（lùn）：

蝶（dié）閥在運行 2 年以後（hòu），在關閉時出現了不同程度的關不到全關（guān）位置的現象。我們分析認為，出現這種情況的原因有以下 2 點：

（1）蝶（dié）閥在經（jīng）過 2 年多的運行後，閥軸和軸承之間有可能出現泥沙沉（chén）澱，導致閥軸和軸承之間（jiān）的間隙減小（xiǎo），軸承摩擦因數增加。在閥門的關閉過程（chéng）中，當活門接近全關位置時，活門上、下遊之間形成一個壓差，這個（gè）壓（yā）差會在閥軸上產生一個阻礙關閉的力矩，這個阻力矩與軸承（chéng）的（de）摩擦因數成（chéng）正比，當阻力矩大於閥門關閉力（lì）矩時會出現上述現象。

（2）軸承（chéng）經過（guò）一段時間運行後（hòu），軸承潤滑麵可能有腐蝕，軸承出現了磨損，摩擦因數增加，也會導致上述現象。

4 處理方法

（1）改變關閉蝶閥的操作程序。在關閉蝶閥（fá）的同時，打開旁通閥，在關閥結束後，再關閉旁通閥。這樣（yàng），可以讓蝶閥在關閉過程中（zhōng）前、後水壓始終平衡，消除了關閥過程中蝶閥上、下遊之間的壓差（chà），大大（dà）降（jiàng）低了關閉時的（de）摩（mó）擦阻力，使關閥能順利進行，而且（qiě）可以（yǐ）減少軸承潤滑麵的磨損，增加蝶（dié）閥軸承的（de）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（shàng）加一些（xiē）鋼板，然（rán）後用螺絲緊固。這樣就增（zēng）加（jiā）了重錘的質量，從而（ér）增加蝶閥關閉時的重錘（chuí）力矩，使蝶閥在軸承摩擦係數增大時也能順利（lì）關閉。

在以上 2 種方法中（zhōng），如果采用第 2 種方法進行改造，蝶閥可在一段（duàn）時間內比較順利（lì）地自行關閉（bì），但運行時間長了以後，隨著泥（ní）沙在閥軸和軸承（chéng）之間的沉澱（diàn）和軸承潤（rùn）滑麵的進一步磨（mó）損，摩擦（cā）因數增大（dà）引起摩擦阻力越來（lái）越大，蝶閥有可能又（yòu）不能自行關閉，甚至需更換新軸承。因此，在考慮到處理上述問（wèn）題的難度和電站的安全經濟運行，在采用了修改蝶閥關（guān）閉流程的方法，如圖 1 所示（圖（tú）中灰色為改進增加流程部（bù）分（fèn））。

5 實（shí）際應用情況

芹山水（shuǐ）電站蝶閥關（guān）閉流程經（jīng）過改進後，在關閉的同時開（kāi）啟旁通閥，對閥後充水。蝶閥在上、下遊無（wú）水壓差（chà）的情況下（xià）關閉。在此過程中，基本（běn）消除了（le）作用在活門上的靜水力矩，同時，大大減小了（le）閥軸的摩擦力矩。實踐表明，改進後蝶閥運行穩定，自行關閉正常（cháng），關閉效果良好。

同時考（kǎo）慮（lǜ）到（dào）機組過速時（shí），因調速器主配壓閥拒動，需使蝶閥關閉來（lái）防止機（jī）組過速（sù）。在這（zhè）種方式下，為（wéi）防止由於關閉（bì）蝶閥（fá）時開旁（páng）通閥造成機組轉速升高（gāo），在過速保護裝置動作油管路中，並一（yī）油管至調速器事（shì）故電磁閥。當過速保護裝置動作時，事故電磁閥也動作，調速器主配壓（yā）閥（fá）快速朝關側動作，關閉（bì）導葉，防止機組飛逸。

6 結束語

應用該關閉流程的蝶閥，由於在關閉時蝶閥前、後水壓平衡，受靜水壓力較（jiào）小，大大減少了閥軸的摩擦力矩，也（yě）減（jiǎn）小了蝶閥的主軸及（jí）軸承的磨損，延長了蝶閥主軸及軸承的檢修周期，同（tóng）時也保證了蝶閥的穩定運行，確保了水電站的安全經濟運行。

若在（zài）含泥沙量較大的（de）水電站使用蝶閥，好不要采用該種帶自（zì）關閉裝置的蝶閥，因為采用帶自關（guān）閉裝置的蝶閥（fá），運行時間（jiān）長了以後（hòu），隨著泥沙在閥軸和軸承之間的沉澱和軸承潤滑麵的磨損，軸承摩（mó）擦因數增大引起摩（mó）擦阻力越來越大，蝶閥（fá）終（zhōng）將不會自行關閉。這必將增加蝶閥檢修次數，減少蝶閥使用壽命，不利於水電站的安（ān）全經濟穩（wěn）定運行。