1 故障蝶（dié）閥概況

蝶閥總裝包括（kuò）閥體、活門、工作主密封、軸承、轉臂、接力（lì）器、鎖定裝置、重錘（chuí）和旁（páng）通閥等。蝶閥閥體采用鑄焊整（zhěng）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（yòng）壽命並提高了密封性能。閥門的（de）密封設在下遊側，密封麵采用斜麵結構，因而有很好的密封性能。閥體的底（dǐ）部有 8 條地腳螺栓作為固定閥體（tǐ）用，能承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（jiā）活門在（zài）動水關閉時的自關閉力矩，活門與閥體均按偏置（zhì）設計，其幾何中心（xīn）與轉動中心偏移 50mm，增（zēng）加了關閉的可靠性（xìng）。閥門的（de）主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，為了保證密封圈（quān）可調和且調節後定位（wèi），設有鎖緊螺釘加以固定。閥軸采用 40Cr 鍛鋼材料，與軸承和軸端密封接（jiē）觸處采用鍍鉻（gè）保護，與活門采用插人圓柱銷固定。軸承由鋼（gāng）套和銅瓦組成，銅（tóng）瓦材料為鑄鋁青銅（ZCuAl1OFe3)，軸端密（mì）封采用 U 形支承環密封圈，密封力可調，更換方（fāng）便。

該閥（fá）布置 2 台直徑 200mm 直缸（gāng）搖擺式接力器，接力器的活塞杆通過轉臂（bì）與閥軸相連，活塞杆表麵鍍鉻處理。活塞與（yǔ）缸體問密封（fēng）采用 O 形圈（quān）與聚四氟乙稀組合式密封圈；接力器缸內設有二段關閉裝置和節流緩衝結構，外部采用高壓軟管連（lián）接。

控製係統。蝶閥（fá）的開啟采用（yòng）閥門液壓控製裝置供（gòng）油，推動接力器把（bǎ）活門和重錘至全（quán）開後采用油壓鎖錠，鎖錠油源來自於調速器油壓裝置。當機組（zǔ）發生事故或（huò）需（xū）正常停機時，切換鎖錠油源脫開，蝶閥（fá）依靠自身所配置的 2 個重（chóng）錘（各 3.5 t）和水力作用至活門（mén）全（quán）關，起到切斷水流和保（bǎo）護機組的作用。

2 故障現象

蝶閥關閉過程中，當蝶閥關閉至全行程的約 95% 時，蝶閥轉臂（重錘）停止下落，蝶閥不能自行到達全關位（wèi）置。這（zhè）與蝶閥隻能在全開（kāi）或全關 2 個位（wèi）置相矛盾，蝶閥位置處（chù）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（jiǎn）修運行帶來了較大的安全隱患。

3 原因分（fèn）析

3.1 油管路方麵

出現這種現象有可能是由於回油管路排油不暢引起（qǐ）接力器（qì）關側油腔油（yóu）未排（pái）盡，由此造成接力器活塞不能完全回（huí）複至全關位置，導致蝶閥轉臂下落（luò）不能到達大行程，引起蝶（dié）閥關不到全關位置。

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

3.2 接力器結構

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（cāo）作接（jiē）力器（qì）缸內設有二段關閉裝置，即節流緩衝結構。

對接力器節流緩（huǎn）衝結構進行清洗（xǐ）並（bìng）對（duì）接力器節流閥進（jìn）行調整，加大節流（liú）閥開口，使回油的流量變大，節流閥前、後的壓差變小，有利於（yú）接（jiē）力器活塞的下落。同（tóng）時，檢查發現接力器活塞杆（gǎn）表麵鍍鉻層完好，無鏽（xiù）蝕（shí）卡澀跡象（xiàng）。

用以上 2 種方法進行處理後，沒有明顯的效果，說明蝶閥不能（néng）到達全關位置的原因與（yǔ）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小於軸承處所（suǒ）受到的摩擦阻力矩

為了防止泥沙淤積妨礙閥門開（kāi）啟，蝶閥下緣逆水流關閉，動水力矩 M 總是趨向使活門關閉，活門上的動水壓力沿水流方向的分力 p 順（shùn）水流方向，垂直分力 P1 方（fāng）向向（xiàng）上。

活門關閉時，水完全靜止，活門上承受靜水（shuǐ）壓（yā）力（lì）。由於（yú）活門上、下的位置差（chà）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（fá）活門，就產生了使活門轉動的靜水力矩。

蝶閥處於接近全關的位置不能正常關閉。

在閥門操作中，操作機構各轉動銷軸處均（jun1）存在摩擦力（lì）和摩擦力矩。其（qí）中，閥軸與軸瓦間的摩擦力和力（lì）矩是主要的，其數值占據總的摩擦力降摩擦力矩的絕大部（bù）分。

根據設計工（gōng）況，閥軸和鑄鋁青銅（tóng）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重錘進行（háng）自動關閉。而要（yào）出（chū）現（xiàn）蝶閥不（bú）能自動關閉（bì）現象必須的條件是 μ＞0.27。因此可以得出以（yǐ）下結論：

蝶閥（fá）在運行 2 年以後，在關（guān）閉時（shí）出現了不同（tóng）程度的（de）關不到全關位（wèi）置的現象。我們分析（xī）認為，出現這種（zhǒng）情況的原因有以下 2 點：

（1）蝶閥在經過 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（jiān）隙減小，軸承摩擦因數增加。在閥門的關閉過程中，當活門接近全關位置時，活門上、下遊之間形成一個壓差，這個壓差會在閥軸上產生一個阻礙關閉的力矩，這（zhè）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述（shù）現象。

（2）軸承經過一段時間運行後，軸承潤滑麵可能（néng）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。在關閉蝶閥的同時，打開旁通閥，在關閥（fá）結束後，再關閉旁通閥。這樣，可以讓蝶閥在關閉過（guò）程中前、後水壓始終平（píng）衡，消除了關閥（fá）過程中蝶閥上、下遊之間的壓差，大大（dà）降低了關閉時的摩擦阻（zǔ）力，使（shǐ）關閥能順利進行，而且可以減（jiǎn）少軸承潤（rùn）滑麵的磨損，增加蝶閥軸承的使用（yòng）壽命。

（2）現配置的 2 個重（chóng）錘的側麵各預留（liú）有 4 個 M30 的螺孔，可在重錘上加一些鋼板，然（rán）後用螺絲緊固。這樣就增（zēng）加了重錘的質量，從而增加蝶（dié）閥關閉（bì）時的重錘力矩（jǔ），使蝶閥在軸承摩擦係數增（zēng）大（dà）時（shí）也能順利關閉。

在以上 2 種方法（fǎ）中，如果采（cǎi）用第 2 種方法進行改造，蝶閥可在一（yī）段（duàn）時間內比較順利地（dì）自行關閉，但運行時間長（zhǎng）了以後，隨著泥沙在閥（fá）軸和軸承之間的（de）沉澱和軸承（chéng）潤滑麵的進一步磨損，摩擦（cā）因數增（zēng）大引起摩擦阻（zǔ）力越來越大，蝶閥有可能又不能自行關閉，甚至需更換新軸承。因此，在考慮到處理上述問題的難度和（hé）電站的安（ān）全經（jīng）濟運（yùn）行（háng），在采用了修改蝶閥（fá）關閉流程的方法，如圖 1 所（suǒ）示（圖中灰色為改進增加流程部分）。

5 實際應用情況

芹山水（shuǐ）電站（zhàn）蝶閥關閉流程（chéng）經過改進（jìn）後，在（zài）關閉的同（tóng）時開啟旁通閥（fá），對閥後充水（shuǐ）。蝶閥在上（shàng）、下遊無水壓差（chà）的情況下關閉。在此過程中，基本消除了作用（yòng）在活門上的靜水力矩，同時，大大（dà）減（jiǎn）小了閥軸的摩擦力矩。實踐（jiàn）表明，改（gǎi）進後蝶閥運行穩定，自行關閉正常，關閉效（xiào）果（guǒ）良好。

同時考慮（lǜ）到機組過速時，因調速（sù）器（qì）主配壓閥拒動，需使蝶閥關閉來防止機組過速。在這種方（fāng）式下，為（wéi）防止由於關閉蝶閥時開旁通閥造成機組轉速（sù）升高，在過速保護裝置動作油管路中，並一油管（guǎn）至調速器（qì）事故（gù）電磁（cí）閥。當過速保護裝置動作時，事故電磁閥也動作，調速（sù）器主配壓閥快速朝關（guān）側動作，關（guān）閉導葉，防止機組飛逸。

6 結束語

應用該（gāi）關閉（bì）流程的蝶閥，由於在關閉時蝶閥前、後水壓平衡，受靜（jìng）水（shuǐ）壓力較小，大大減少（shǎo）了（le）閥軸的摩擦力矩，也減小了蝶閥的主軸及軸承的磨（mó）損，延長了蝶閥（fá）主軸及軸承的檢修周期，同時也保證了（le）蝶閥的穩（wěn）定運行，確保了水電站的安全經濟（jì）運行。

若在含泥（ní）沙（shā）量較大的水電站使用（yòng）蝶閥，好（hǎo）不要采用該種帶自關閉裝置的蝶閥，因為采用帶自關閉裝置的蝶閥，運行時間長了以後，隨著泥沙（shā）在閥軸和（hé）軸承之間的沉澱和軸承潤滑麵的磨損，軸承摩擦因數（shù）增大引起摩擦阻力越來越大，蝶閥終將不會自行關閉。這必將增加蝶閥檢（jiǎn）修（xiū）次數，減少（shǎo）蝶閥使用壽命（mìng），不利於水電（diàn）站的安全（quán）經濟穩定運行。