1 故障蝶閥概（gài）況

蝶閥總裝包括閥體、活門、工作主密封、軸承、轉臂（bì）、接力（lì）器、鎖定裝（zhuāng）置、重錘和旁通閥（fá）等。蝶閥（fá）閥體采（cǎi）用（yòng）鑄（zhù）焊整體結（jié）構，閥體與工作密封圈接觸處采（cǎi）用不鏽鋼材料，延長了密封圈的使用壽（shòu）命並提高了密封性能。閥門的密封設（shè）在下（xià）遊側，密封麵（miàn）采（cǎi）用斜麵結構，因而有很好的密（mì）封性能。閥體的底部有 8 條地腳螺栓作為固定閥體用，能承（chéng）受接力器向上推力和動水作用在活門上的向上分（fèn）力（lì），而不（bú）能承受活門全關（guān）時的水（shuǐ）推力。為增加活門（mén）在動水關閉時的自關閉力矩，活門與閥體均按偏（piān）置設計，其（qí）幾何中心與轉動中（zhōng）心偏（piān）移 50mm，增加了關閉的可靠性。閥門的主（zhǔ）工作密封采用實心異形橡膠放在活門周邊，用壓圈和壓緊螺釘緊固在活門上，為了（le）保證密封圈可調和且調節後定位，設有鎖緊（jǐn）螺釘（dìng）加以固（gù）定。閥軸采用 40Cr 鍛鋼材（cái）料，與軸承和（hé）軸端密封接觸處（chù）采用鍍鉻保護，與活門采用插人圓柱銷固定。軸承由鋼套和銅瓦組成，銅瓦材料為鑄鋁青銅（ZCuAl1OFe3)，軸端密封采用（yòng） U 形支承環密封圈，密封力可（kě）調，更換方便。

該閥（fá）布置 2 台直徑 200mm 直缸搖擺式接力器，接力器的活（huó）塞杆通過轉臂與閥軸相連，活塞杆（gǎn）表麵鍍鉻處理。活塞與缸體問密封采用 O 形（xíng）圈與聚四氟乙稀組合式密封圈；接力器缸（gāng）內（nèi）設有二段關閉（bì）裝置和節流緩衝結（jié）構，外部采用（yòng）高壓軟管連接。

控製係統。蝶（dié）閥的開（kāi）啟采用閥門液壓控製裝置（zhì）供油，推（tuī）動接力器把活門和重（chóng）錘至（zhì）全開後采用油壓鎖錠（dìng），鎖錠油源來自於（yú）調速器油壓裝置。當機組發生（shēng）事故或需正常停機時，切換鎖錠（dìng）油源脫開，蝶閥依靠自身所（suǒ）配置的（de） 2 個重錘（各 3.5 t）和水力作用至活門全關，起到切斷水流和保護（hù）機組的作用。

2 故障現象（xiàng）

蝶閥關閉過程（chéng）中，當（dāng）蝶閥關閉至全（quán）行程（chéng）的約 95% 時，蝶閥轉臂（重錘）停止下落，蝶閥不能自行（háng）到達全關位置。這與蝶閥隻（zhī）能在全開或（huò）全關 2 個位置相矛（máo）盾，蝶（dié）閥位置處於不定態，造成漏水量較（jiào）大，引起較強的噪聲，給水電站的檢修運行帶來了較大的安全隱患。

3 原因分析

3.1 油管（guǎn）路方麵

出現這種現象有可能是由於回油管路排（pái）油不暢引起接力器關側油腔油未排盡，由此造成接（jiē）力器活塞不能完全回複至全關位（wèi）置，導致蝶閥轉臂下落不能到達大（dà）行程，引起蝶閥關不到（dào）全（quán）關位（wèi）置。

就此對操作油管（guǎn）路進行檢查，對於（yú）管路上的油閥門進行分解檢查，確保操作油管路暢通無阻（zǔ）。

3.2 接力器結構

為了降低在關閉過程中接力器活（huó）塞衝擊接力器油底部的速（sù）度和壓力，在操作接力器缸內設有二段關閉裝（zhuāng）置，即（jí）節流緩衝（chōng）結構（gòu）。

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

用以上 2 種（zhǒng）方法進行處理後，沒有明顯的效果，說明蝶閥不（bú）能到達全關位置的原因與操作係統（操作管路及接力器裝置）無關。

3.3 在蝶閥（fá）關閉過程中關閉蝶閥所需力矩（jǔ）小於（yú）軸（zhóu）承處所受到的摩擦阻（zǔ）力矩

為了防止泥沙（shā）淤積妨礙閥門開啟，蝶閥下緣逆水流關閉，動水力矩（jǔ） M 總是趨向使活門關閉，活門上的動水壓力沿水流方向（xiàng）的分力 p 順水流方向，垂直分力 P1 方向向上。

活門關閉時，水完全靜止，活門上承受靜水壓力。由於活門上、下的（de）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（yú）臥軸蝶（dié）閥活門，就產生了使活門轉（zhuǎn）動的靜水力矩。

蝶閥處於接近全關的位置不能正常關閉。

在閥（fá）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，閥軸與軸瓦間的摩擦力和（hé）力（lì）矩是主要的，其數值占據總的摩擦力降摩（mó）擦力矩的絕大部分。

根據（jù）設（shè）計工況，閥軸和鑄鋁青銅的摩擦因數一（yī）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重錘進行自動關閉。而要出現蝶閥（fá）不能自（zì）動關閉現象（xiàng）必（bì）須的條件是 μ＞0.27。因（yīn）此可以得出以下結論：

蝶閥在運行 2 年以後，在關閉（bì）時出（chū）現了（le）不同程（chéng）度的關不到全關位置（zhì）的現（xiàn）象（xiàng）。我們分析認為，出現這種情況的原因有（yǒu）以下 2 點：

（1）蝶閥（fá）在經過（guò） 2 年多的運行後，閥軸和軸承之間有可能出現泥沙沉澱（diàn），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（chéng）中，當活門接近（jìn）全關位置時，活門上、下遊之間形成一個壓差，這個壓差會在（zài）閥軸上產生一個阻礙（ài）關閉的力矩（jǔ），這個阻力矩與軸承的摩擦因數成正比，當阻力矩大於閥門關閉力矩時會出現上（shàng）述現象。

（2）軸承經（jīng）過一段時（shí）間運行後，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（chù）理方法

（1）改變關閉（bì）蝶閥的操作程序。在關閉蝶閥的（de）同時，打開（kāi）旁通（tōng）閥（fá），在關閥結束（shù）後，再關閉旁（páng）通閥。這樣，可以讓蝶（dié）閥在關閉過程中前、後水壓始（shǐ）終平衡，消除了關閥過程中蝶閥上、下遊之間的壓（yā）差，大（dà）大降低了（le）關閉時的摩擦阻力，使關閥能順利（lì）進行，而且可以減少（shǎo）軸承潤滑麵的磨損，增加蝶閥（fá）軸（zhóu）承的使用（yòng）壽命。

（2）現配（pèi）置的（de） 2 個重錘的側麵各預（yù）留有（yǒu） 4 個 M30 的（de）螺孔，可在重錘上加一些鋼板（bǎn），然後用螺絲緊固。這樣就增加了重錘的質（zhì）量（liàng），從而增加蝶閥關閉時的重（chóng）錘力矩，使蝶閥在軸承摩擦係數增大時也能（néng）順利關閉。

在以上（shàng） 2 種方法中，如果采用（yòng）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（háng）關閉，但運行時間長了以後，隨著泥沙在閥軸和軸承之（zhī）間的沉澱和軸承潤滑麵的進一步磨損，摩擦因數增大引起摩擦阻力越來越大，蝶閥有可能又不能自行關閉，甚（shèn）至需更換新軸承。因此（cǐ），在考慮到（dào）處（chù）理上述問題的難度和電站（zhàn）的安全經濟運行，在采用（yòng）了修改蝶閥關閉流程的方（fāng）法，如圖 1 所示（圖中灰色為改進增加流程部（bù）分）。

5 實際應用情況

芹山水電站蝶閥關閉流（liú）程經過改進後，在關閉的同時開啟旁通閥，對（duì）閥後充水。蝶閥在上、下（xià）遊無水壓（yā）差的情況下（xià）關閉。在（zài）此過程中，基本消除了作用在活門上的（de）靜水力矩，同時，大大減小了閥軸的摩擦力矩。實踐（jiàn）表明，改進後蝶閥運行穩定，自行關閉正常，關閉效果良好。

同時考慮到機組過速時，因調速器（qì）主配壓閥拒動，需使蝶閥（fá）關閉來防止機組（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（jī）組轉速升（shēng）高，在過速保護裝置動作油管路中，並一油管至調速（sù）器事故電磁閥。當過（guò）速保護裝置動作時，事故電磁閥也動作，調速器主配壓閥（fá）快速朝關側動作，關閉導葉，防止機組飛逸。

6 結束（shù）語（yǔ）

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（lì）較小，大大減（jiǎn）少了閥軸的摩（mó）擦力矩，也減小了蝶閥的主軸（zhóu）及軸（zhóu）承的磨損，延長了蝶閥主（zhǔ）軸及軸承的檢修周期，同時也保證（zhèng）了蝶閥的穩定（dìng）運行，確保了水電站的安全經濟運行。

若在含泥沙量較大的水電站使用蝶閥，好不要采用該種帶自關閉裝置的蝶閥，因為采用帶自關（guān）閉裝（zhuāng）置的蝶閥，運行時間長了以後，隨著（zhe）泥沙在閥軸和軸承之間的沉澱和（hé）軸承潤滑麵的磨（mó）損，軸承摩（mó）擦因數增（zēng）大引起摩擦阻（zǔ）力越來越大，蝶閥終將不（bú）會自行關（guān）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（de）安全經濟穩定運行。