1 故障蝶（dié）閥概況

蝶閥總裝包括閥體、活門、工（gōng）作主密封、軸承、轉（zhuǎn）臂、接力（lì）器、鎖定裝置、重錘和（hé）旁通閥等。蝶（dié）閥閥體采用鑄焊整體結構，閥體與（yǔ）工作密封圈接觸處采用不鏽鋼材料，延長了密封圈的使用壽命並提高了密（mì）封性能。閥門的密封設在下遊側，密封麵采用斜麵結構，因（yīn）而有很好的密封性能。閥體的底部有 8 條（tiáo）地腳螺栓作為固（gù）定閥體用，能承受接力器向上推力和動水作用在（zài）活門上的向上分力，而不能承受活門（mén）全關時的水（shuǐ）推（tuī）力。為增加活門在動水（shuǐ）關閉時的自關閉力矩，活門與閥體均按偏置設計，其幾何中心與轉動中心偏移 50mm，增加了關閉的可（kě）靠性。閥（fá）門（mén）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，為了保證密封圈可調（diào）和且調節後定位，設有鎖緊螺釘（dìng）加（jiā）以固定。閥軸采用 40Cr 鍛（duàn）鋼材料，與軸承和軸端密封（fēng）接觸處采用鍍鉻保護，與活門采用插人圓柱銷固定。軸承由（yóu）鋼套和銅瓦組成，銅瓦材料（liào）為鑄鋁青銅（ZCuAl1OFe3)，軸端密封采用 U 形支承環（huán）密封（fēng）圈，密封力可調，更換方便（biàn）。

該閥布置 2 台直徑 200mm 直缸搖擺式接力（lì）器，接力器的活塞杆通過轉臂（bì）與閥軸相連，活塞杆表麵鍍（dù）鉻處理。活（huó）塞與缸體問密封采用 O 形圈與聚四氟乙稀組合式密封圈；接力器（qì）缸內設有二段關閉裝置和節（jiē）流緩衝結構，外部采用高壓軟管連接。

控製係統。蝶閥的開啟采用閥門液壓控製裝（zhuāng）置供油，推（tuī）動接力器把活（huó）門和重（chóng）錘至全開後采用油壓鎖錠，鎖錠油源來自於調速器油壓裝（zhuāng）置。當機組發生事故或需正（zhèng）常（cháng）停機（jī）時，切換鎖錠油（yóu）源脫開（kāi），蝶閥（fá）依靠（kào）自身所配（pèi）置的 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機組的（de）作用。

2 故障現象

蝶閥關閉過程中，當蝶閥關閉至全（quán）行程的約 95% 時，蝶閥轉（zhuǎn）臂（bì）（重錘）停止下（xià）落，蝶（dié）閥不（bú）能自行到達全關（guān）位置。這與蝶閥隻能在全開或全關 2 個位置相矛盾（dùn），蝶閥位置處於不定態，造成（chéng）漏水量較大，引起較強的（de）噪聲，給水（shuǐ）電站（zhàn）的檢修運行帶來了（le）較大的安全隱患。

3 原因分（fèn）析

3.1 油（yóu）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（yǐn）起接力（lì）器關側油腔油未排盡，由此造成接力器活塞不能完全回複至全關位置，導致蝶閥轉臂下落不（bú）能到達大行程，引起蝶閥（fá）關不（bú）到全關位置。

就（jiù）此對操作油管路進行檢查，對於管（guǎn）路上的油閥門進行（háng）分（fèn）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（jiàng）低在關閉過程中接力器（qì）活塞衝（chōng）擊接力器油底部的速（sù）度和壓力，在操作接力器（qì）缸內設有二段關閉裝置，即（jí）節流（liú）緩衝結構。

對接力器（qì）節流緩衝結構進行清（qīng）洗（xǐ）並對接力器節流閥進行調整，加大節流閥開口，使回油的流量變（biàn）大，節流閥前、後的壓差變小，有利於接力器活塞的下落。同（tóng）時，檢查發現接力器活塞杆（gǎn）表麵鍍鉻層完好，無鏽蝕卡澀跡象（xiàng）。

用以上 2 種方法進行處理後，沒有明（míng）顯的（de）效果，說明（míng）蝶閥不能到達全（quán）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 在蝶閥關閉過（guò）程中關閉蝶閥所需力矩小於軸承處所受到（dào）的（de）摩（mó）擦阻力矩（jǔ）

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

活門關（guān）閉時，水完全靜止，活門上承受靜水壓力。由（yóu）於活門上、下的位置差異，靜水壓力的作用中（zhōng）心在活（huó）門（mén）中心線以下，這樣，對於臥軸蝶（dié）閥活門，就產生了使活門轉動的靜水力矩（jǔ）。

蝶閥處於接近全關的位置不能正常關閉。

在閥門操作中（zhōng），操作機構各（gè）轉動銷軸處均存在摩擦（cā）力和摩擦（cā）力（lì）矩。其中，閥軸與軸瓦間的摩擦力和力矩是主要的，其數值占（zhàn）據總的摩擦力降摩擦力矩的絕大部分。

根（gēn）據（jù）設計工況，閥軸和（hé）鑄鋁（lǚ）青（qīng）銅的摩擦因（yīn）數一般取拜 μ=0.15，所（suǒ）以在高水頭 121.5m 時，蝶閥可以靠本身配置的重錘（chuí）進行自動關（guān）閉。而（ér）要出現蝶閥不能自動關閉現象（xiàng）必須的條（tiáo）件是（shì） μ＞0.27。因此可以得出以下結論：

蝶閥在運行 2 年以後，在關閉時出現（xiàn）了不（bú）同程度的關不到（dào）全關位置的現象。我們（men）分析認為，出現這（zhè）種情況的原因有以下 2 點：

（1）蝶閥在經過 2 年多的（de）運行後，閥軸和軸承之間有可能出現泥（ní）沙沉澱，導致（zhì）閥軸和軸承（chéng）之間的間隙減小，軸承（chéng）摩擦因數增加。在（zài）閥門的關閉過程中，當活門接（jiē）近全關位置時，活（huó）門上、下遊之（zhī）間形成（chéng）一個壓差，這個壓差會在閥軸（zhóu）上產（chǎn）生一個阻礙關（guān）閉的力矩，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述現象。

（2）軸承經過一段時間運行後，軸承潤滑麵可能有（yǒu）腐蝕，軸承出現了磨損，摩擦因數增加，也會導致上述現（xiàn）象。

4 處理方法

（1）改變關閉蝶閥的操作（zuò）程序。在關（guān）閉蝶閥的同時，打開旁（páng）通閥，在關閥結束後，再（zài）關閉旁通閥。這樣，可以讓蝶閥在關閉過程中前、後水（shuǐ）壓（yā）始終平衡，消除了關閥過程中蝶閥上、下遊（yóu）之間（jiān）的壓差，大（dà）大降低了（le）關閉時（shí）的摩（mó）擦阻力，使關閥能順利進行，而且可以減少軸承潤滑麵的磨損，增加（jiā）蝶閥軸承的使用（yòng）壽命。

（2）現配置的 2 個重（chóng）錘的側麵各預留有 4 個（gè） M30 的螺孔，可（kě）在重（chóng）錘上加一些鋼板，然後用螺絲緊固。這樣就增加了重錘的質量（liàng），從而增加蝶閥關閉時的重錘力矩，使蝶閥在軸承摩擦係數增大時也能順利關閉。

在以上 2 種方法中，如果采用第 2 種方法進行改（gǎi）造，蝶閥可在（zài）一段時間內比較順利地自行關閉，但運行時間長了以後，隨著泥沙在閥軸和（hé）軸承之間的沉澱和軸承潤滑麵的進一步磨損，摩擦因（yīn）數增大引起摩擦阻力（lì）越來（lái）越大，蝶閥有可能又不能自行（háng）關閉，甚至需更（gèng）換新軸承。因（yīn）此，在考慮到處理上述問題的難度和電站的安全經濟運行，在采用了修改蝶閥關閉（bì）流程的方法，如圖 1 所示（圖（tú）中灰（huī）色為改進增加（jiā）流程部分）。

5 實際應用（yòng）情況

芹山水電站蝶閥關閉（bì）流程（chéng）經過改進後，在關閉的同時開啟（qǐ）旁通閥，對閥後充水。蝶閥（fá）在（zài）上（shàng）、下（xià）遊無水壓差的情況下關閉（bì）。在此過程中，基本消除了作用在活門上的靜水力矩，同時，大大減小了閥軸的摩擦力矩。實踐表明，改進後蝶（dié）閥運行穩定，自行關閉正常，關閉效果（guǒ）良好。

同（tóng）時考慮到機組過（guò）速時，因調速器主配壓閥拒動，需使蝶閥關閉來防止機組過速。在這種（zhǒng）方式（shì）下，為防止（zhǐ）由於關閉蝶閥時開旁通閥造成機組轉速升高，在過速保護（hù）裝置動作油（yóu）管路中，並一（yī）油管至調速器事故電磁閥。當過速保護裝置動（dòng）作時，事故電磁閥也動作，調速器主配壓閥快速朝關（guān）側動作，關閉導葉，防止機組飛逸。

6 結束語

應用該關閉流程（chéng）的蝶閥，由於在關（guān）閉時蝶閥前、後水壓平衡，受靜水壓力較小，大大減（jiǎn）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（yán）長了蝶（dié）閥（fá）主軸（zhóu）及軸承的檢修周期，同時也保證了蝶閥（fá）的穩定運行，確保了水電站的安全經濟運行。

若在含泥沙量較大的水電（diàn）站使用蝶閥，好不（bú）要（yào）采用該種帶自關閉裝置的蝶（dié）閥，因為采用（yòng）帶自關閉裝置（zhì）的蝶閥，運行時間長了以後，隨著泥沙（shā）在閥軸和軸（zhóu）承之間的沉澱和（hé）軸承潤滑麵的磨損，軸承摩擦因數增大（dà）引起摩（mó）擦阻力越（yuè）來越大，蝶閥（fá）終將（jiāng）不會自行關（guān）閉。這必將增加蝶閥檢修次數，減少蝶閥使用壽（shòu）命（mìng），不利於水電站的安全經濟穩定運行。