某电站调速器分段关闭阀活塞密封圈断裂原因分析及处理

某电站调速器分段关闭阀活塞密封圈断裂原因分析及处理

段 鑫，张磊磊 ，孟晓斌

（雅砻江流域水电开发有限公司，成都 610051）

[摘 要] 针对某电站调速器油压装置辅助泵频繁启动的异常现象，在机组检修维护时对调速器液压系统进行检查测量，发现调速器分段关闭阀活塞密封圈断裂失效，结合此台机组调速器投运以来状况及检修维护状况分析，对调速器分段关闭阀活塞密封圈材质结构进行优化处理，使该问题得到有效解决。

[关键词] 调速器；分段关闭阀；密封圈；断裂

[中图分类号] TM734.4 [文献标志码] A [文章编号]

0 前言

调速器是水轮发电机组主要的控制设备，机组停机时为防止引水压力钢管产生水锤效应，调速器一般采用分段关闭方式，其功能是通过分段关闭阀实现的。分段关闭阀活塞密封圈的断裂，将造成调速器油压装置控制压力油严重内泄，压力罐压降较快，辅助油泵启动频繁，对设备安全稳定运行造成很大隐患。

本文主要介绍某电站调速器油压装置辅助泵频繁启动现象，通过在机组检修维护中对调速器分段关闭阀进行分解检查，进而发现分段关闭阀活塞密封圈断裂失效，最后对此进行原因分析并提出解决措施。

1 调速器辅助泵启动频繁

某电站有6台立轴混流式水轮发电机组，调速器油压装置为调速器液压系统提供控制及操作压力油，由1个回油箱、2个压力罐、2台主油泵、1台辅助油泵、PLC及其自动化元器件等组成。调速器油压装置油泵在“自动”方式时，由PLC根据各油泵分别进行启停控制，实现泵的自动启停。

自投产发电以来，相较于其他机组，#2机组调速器辅助油泵启动较频繁，启动间隔时间较小。对6台机组采用定期抽样的方法分析其运行数据，得出每台机组辅助油泵启动频次，具体见表1。

表1 调速器辅助油泵启停频次抽样统计表

2 系统内泄漏油点测量判断

检修前对#2机调速器系统各部位渗漏油情况进行检查、测量，发现系统内漏量主要是分段关闭阀控制部分（数据见表2），需要在系统泄压后对分段关闭阀及其控制部分进行分解检查。

表2 #2机调速器系统各部位渗漏油测量

3 分段关闭阀分解检查

在机组检修中对#2机调速器分段关闭装置进行分解检查发现控制腔活塞密封圈（O型圈：φ200mm×5.3mm）断裂。对分段关闭阀活塞更换原厂同型号密封圈（O型圈：φ200mm×5.3mm），回装后充压（厂用检修气：0.7MPa）检查控制腔无窜气。对#2机调速器系统建压、调试，检查分段关闭装置各部位无漏点，辅助泵启动时间间隔约为70min，数据正常。但机组运行5天后，监屏发现#2机调速器辅助泵又启动频繁，辅助泵启停时间间隔在20-30min，此后稳定在40min左右，分析判断分段关闭活塞阀密封圈又出现断裂。

图1 活塞密封圈断裂 图2 运行5天后启动变快

4 分段关闭阀活塞密封圈断裂分析

综合投产以来#2机调速器运行及检修情况，对调速器分段关闭阀活塞密封圈断裂分析如下：

①排除活塞密封圈本体原因：因投产安装及此次检修更换均使用的是原厂同型号密封圈，回装前已检查确认密封圈无破损、无老化、尺寸正确。

②排除活塞本体制造缺陷原因：因活塞车削为精加工件，分解检查活塞表面无划痕、无高点（手摸、眼观），实测活塞密封槽尺寸为4.6mm×6.9mm（槽深×槽宽）满足要求。

③再次对#2机调速器分段关闭阀进行分解检查，发现阀体内壁非常粗糙，故判断活塞密封圈断裂主要是由阀体内壁加工粗糙导致活塞动作时密封圈滚动而绞断的。

5 密封优化及阀体处理

①目前调速器分段关闭阀活塞密封均使用丁晴橡胶材质的O型密封圈，此种密封圈一般多用在静密封部位，在双向动密封中应用较少。经过分析对比，决定更换选用为抗压、耐磨的高分子材质的SD密封结构形式（详见图3）。

图3 SD型密封结构图和实物图

②将#2机调速器分段关闭装置阀体内壁用油石打磨光滑，检查内壁各部位无毛刺、高点等。

6 结语

通过观察#2机组调速器辅助泵启动频繁现象，对调速器各部位渗漏油速率进行测量，分析判断出内泄点位置，在更换同型号密封圈又断裂后对其进行深入分析，最后发现主要原因是内壁加工粗糙并同时对密封圈结构材质进行优化，最终保证了机组的安全稳定运行，为同类型电站调速器故障分析及密封优化提供了借鉴参考。

[参 考 文 献]

[1] 王升，王志，彭兴东，黄金山，李林. 调速器油压装置油泵频繁启动分析及处理[J]. 大电机技术, 2018, No.8:75-77.

[2] 王继承，田冰. 某大型水电站调速器辅助油泵频繁启动分析研究 [J]. 水电厂自动化, 2020, 41(1):58-62.

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