上海滬工閥門廠（集團(tuán)）有限公司
（本篇文章上篇：《蝶閥關(guān)閉故障分析及處理方法（上篇）》）
3.3 在蝶閥關(guān)閉過程中關(guān)閉蝶閥所需力矩小于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(guān)閉，動(dòng)水力矩 M 總是趨向使活門關(guān)閉，活門上的動(dòng)水壓力沿水流方向的分力 p 順?biāo)鞣较颍怪狈至?P1 方向向上。
活門關(guān)閉時(shí)，水完全靜止，活門上承受靜水壓力。由于活門上、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(duì)于臥軸蝶閥活門，就產(chǎn)生了使活門轉(zhuǎn)動(dòng)的靜水力矩。
在芹山水電站中，蝶閥處于接近全關(guān)的位置不能正常關(guān)閉。
在閥門操作中，操作機(jī)構(gòu)各轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸處均存在摩擦力和摩擦力矩。其中，閥軸與軸瓦間的摩擦力和力矩是主要的，其數(shù)值占據(jù)總的摩擦力降摩擦力矩的絕大部分。
根據(jù)設(shè)計(jì)工況，閥軸和鑄鋁青銅的摩擦因數(shù)一般取拜 μ=0.15，所以在最高水頭 121.5m 時(shí)，蝶閥可以靠本身配置的重錘進(jìn)行自動(dòng)關(guān)閉。而要出現(xiàn)蝶閥不能自動(dòng)關(guān)閉現(xiàn)象必須的條件是 μ＞0.27。因此可以得出以下結(jié)論：
芹山水電站 #1、#2 蝶閥在運(yùn)行 2 年以后，在關(guān)閉時(shí)出現(xiàn)了不同程度的關(guān)不到全關(guān)位置的現(xiàn)象。我們分析認(rèn)為，出現(xiàn)這種情況的原因有以下 2 點(diǎn)：
（1）蝶閥在經(jīng)過 2 年多的運(yùn)行后，閥軸和軸承之間有可能出現(xiàn)泥沙沉淀，導(dǎo)致閥軸和軸承之間的間隙減小，軸承摩擦因數(shù)增加。在閥門的關(guān)閉過程中，當(dāng)活門接近全關(guān)位置時(shí)，活門上、下游之間形成一個(gè)壓差，這個(gè)壓差會(huì)在閥軸上產(chǎn)生一個(gè)阻礙關(guān)閉的力矩，這個(gè)阻力矩與軸承的摩擦因數(shù)成正比，當(dāng)阻力矩大于閥門關(guān)閉力矩時(shí)會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象。
（2）軸承經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后，軸承潤滑面可能有腐蝕，軸承出現(xiàn)了磨損，摩擦因數(shù)增加，也會(huì)導(dǎo)致上述現(xiàn)象。
4 處理方法
（1）改變關(guān)閉蝶閥的操作程序。在關(guān)閉蝶閥的同時(shí)，打開旁通閥，在關(guān)閥結(jié)束后，再關(guān)閉旁通閥。這樣，可以讓蝶閥在關(guān)閉過程中前、后水壓始終平衡，消除了關(guān)閥過程中蝶閥上、下游之間的壓差，大大降低了關(guān)閉時(shí)的摩擦阻力，使關(guān)閥能順利進(jìn)行，而且可以減少軸承潤滑面的磨損，增加蝶閥軸承的使用壽命。
（2）現(xiàn)配置的 2 個(gè)重錘的側(cè)面各預(yù)留有 4 個(gè) M30 的螺孔，可在重錘上加一些鋼板，然后用螺絲緊固。這樣就增加了重錘的質(zhì)量，從而增加蝶閥關(guān)閉時(shí)的重錘力矩，使蝶閥在軸承摩擦系數(shù)增大時(shí)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(jìn)行改造，蝶閥可在一段時(shí)間內(nèi)比較順利地自行關(guān)閉，但運(yùn)行時(shí)間長了以后，隨著泥沙在閥軸和軸承之間的沉淀和軸承潤滑面的進(jìn)一步磨損，摩擦因數(shù)增大引起摩擦阻力越來越大，蝶閥有可能又不能自行關(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(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在采用了修改蝶閥關(guān)閉流程的方法，如圖 1 所示（圖中灰色為改進(jìn)增加流程部分）。
圖 1 改進(jìn)后的蝶閥關(guān)閉流程
5 實(shí)際應(yīng)用情況
芹山水電站蝶閥關(guān)閉流程經(jīng)過改進(jìn)后，在關(guān)閉的同時(shí)開啟旁通閥，對(duì)閥后充水。蝶閥在上、下游無水壓差的情況下關(guān)閉。在此過程中，基本消除了作用在活門上的靜水力矩，同時(shí)，大大減小了閥軸的摩擦力矩。實(shí)踐表明，改進(jìn)后蝶閥運(yùn)行穩(wěn)定，自行關(guān)閉正常，關(guān)閉效果良好。
同時(shí)考慮到機(jī)組過速時(shí)，因調(diào)速器主配壓閥拒動(dòng)，需使蝶閥關(guān)閉來防止機(jī)組過速。在這種方式下，為防止由于關(guān)閉蝶閥時(shí)開旁通閥造成機(jī)組轉(zhuǎn)速升高，在過速保護(hù)裝置動(dòng)作油管路中，并一油管至調(diào)速器事故電磁閥。當(dāng)過速保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，事故電磁閥也動(dòng)作，調(diào)速器主配壓閥快速朝關(guān)側(cè)動(dòng)作，關(guān)閉導(dǎo)葉，防止機(jī)組飛逸。
6 結(jié)束語
應(yīng)用該關(guān)閉流程的蝶閥，由于在關(guān)閉時(shí)蝶閥前、后水壓平衡，受靜水壓力較小，大大減少了閥軸的摩擦力矩，也減小了蝶閥的主軸及軸承的磨損，延長了蝶閥主軸及軸承的檢修周期，同時(shí)也保證了蝶閥的穩(wěn)定運(yùn)行，確保了水電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
若在含泥沙量較大的水電站使用蝶閥，最好不要采用該種帶自關(guān)閉裝置的蝶閥，因?yàn)椴捎脦ё躁P(guān)閉裝置的蝶閥，運(yùn)行時(shí)間長了以后，隨著泥沙在閥軸和軸承之間的沉淀和軸承潤滑面的磨損，軸承摩擦因數(shù)增大引起摩擦阻力越來越大，蝶閥最終將不會(huì)自行關(guān)閉。這必將增加蝶閥檢修次數(shù)，減少蝶閥使用壽命，不利于水電站的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。
（全文完）