水轮机进水球阀是抽水蓄能机组必备的核心部件,由于工况复杂、机组启停频繁,球阀的密封直接关系到机组的运行效率和安全[1]。国内某大型抽水蓄能电站发生工作密封故障报警,移动密封环投入及退出困难,严重影响机组运行[2]。经过分析需更换移动密封环,本文将从更换移动密封环的工艺方法、工艺关键点、检测方法、压力试验等方面进行研究。

球阀密封分为上游检修密封和下游工作密封[3],如图1所示两侧结构基本相同。检修密封一般在机组检修时投入使用,保证检修安全,保证地下厂房安全;工作密封在机组运行时投入使用,可以减少水力损失,提高机组运行效率[4]。

图1 球阀密封结构示意图   下载原图

由于移动密封环投入及退出困难,故其拆卸工艺方法将是难点所在。根据难点所在制定工艺方案,准备需要使用的工具。

(1) 首先检修密封投入,检修密封机械锁定投入。

(2) 对蜗壳、球阀进行排水作业。

(3) 满足开工条件后,依次拆除伸缩节、密封座等部件。

(4) 拆除移动密封环。

方案一是使用移动密封环上四个起吊孔,配合四个5 t手拉葫芦同步将移动密封环缓慢取出。

方案二是使用移动密封环上四个起吊孔,配合螺杆、压板和千斤顶将移动密封环缓慢取出。

经过实际验证如图2所示,使用手拉葫芦方案未能将移动密封环取出。如图3所示,使用千斤顶方案成功将移动密封环取出。

图2 手拉葫芦方案   下载原图

图3 千斤顶方案   下载原图

(5) 检查密封座、下游密封环及各铺焊部位是否有研伤、划痕、锈蚀等,全面进行清理,对锈蚀部位进行打磨抛光,对划痕研伤部位进行补焊打磨,表面探伤合格后方可进行下道工序。

(6) 更换新移动密封环、密封圈,回装各部件。

(7) 进行移动密封环压力试验、动作实验。

(1) 检修密封机械锁定投入时需按照图纸要求的力矩值操作,保证机械锁定的安全性。

(2) 各部件拆卸前应做好相应标记,方便回装。

(3) 装拆过程中,应使用胶皮、木方防护,避免研磨伤、磕碰伤等现象产生。

(4) 每次装拆都有研伤密封的风险,故装拆之前需对容易产生划痕的部位,特别是引导段,倒角等部位应沿水流方向打磨光顺,如图4所示。因锈蚀产生的较大凹坑打磨不够光顺,会导致密封研伤。

(5) 伸缩段与伸缩节之间间隙应调整均匀,否则容易漏水。

图4 密封研伤照片   下载原图

经分析,导致移动密封环投退困难的原因主要有两条:

(1) 移动密封环与球阀阀体之间存在一个大约ϕ5 mm的研点,导致投退困难。

(2) 由于工地现场无大型数控立车、镗床等设备,使用激光跟踪仪对移动密封环、密封座几何尺寸进行测量,发现移动密封环变形较大,导致投退及装拆困难。

(3) 如图5、图6所示,移动密封环上的密封失效,已经基本无弹性,需更换。

图5 移动密封环测量数据   下载原图

图6 移动密封环上的密封失效   下载原图

经过对国内某大型抽水蓄能电站进水球阀移动密封问题进行处理,对更换移动密封环的工艺方法、工艺关键点、检测方法、压力试验等方面进行研究。目前该机组球阀已经平稳运行两年时间,表明此工艺方法处理是正确的,为后续其他机组出现同类问题提供了宝贵的经验。