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（接本篇文章上篇：《蝶閥關(guān)閉故障分析及處理方法（上篇）》）

3.3 在蝶閥關(guān)閉過(guò)程中關(guān)閉蝶閥所需力矩小于軸承處所受到的摩擦阻力矩

為了防止泥沙淤積妨礙閥門(mén)開(kāi)啟，蝶閥下緣逆水流關(guān)閉，動(dòng)水力矩 M 總是趨向使活門(mén)關(guān)閉，活門(mén)上的動(dòng)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(mén)關(guān)閉時(shí)，水完全靜止，活門(mén)上承受靜水壓力。由于活門(mén)上、下的位置差異，靜水壓力的作用中心在活門(mén)中心線(xiàn)以下，這樣，對于臥軸蝶閥活門(mén)，就產(chǎn)生了使活門(mén)轉動(dòng)的靜水力矩。

在芹山水電站中，蝶閥處于接近全關(guān)的位置不能正常關(guān)閉。

在閥門(mén)操作中，操作機構各轉動(dòng)銷(xiāo)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力矩是主要的，其數值占據總的摩擦力降摩擦力矩的絕大部分。

根據設計工況，閥軸和鑄鋁青銅的摩擦因數一般取拜 μ=0.15，所以在最高水頭 121.5m 時(shí)，蝶閥可以靠本身配置的重錘進(jìn)行自動(dòng)關(guān)閉。而要出現蝶閥不能自動(dòng)關(guān)閉現象必須的條件是 μ＞0.27。因此可以得出以下結論：

芹山水電站 #1、#2 蝶閥在運行 2 年以后，在關(guān)閉時(shí)出現了不同程度的關(guān)不到全關(guān)位置的現象。我們分析認為，出現這種情況的原因有以下 2 點(diǎn)：

（1）蝶閥在經(jīng)過(guò) 2 年多的運行后，閥軸和軸承之間有可能出現泥沙沉淀，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(mén)的關(guān)閉過(guò)程中，當活門(mén)接近全關(guān)位置時(shí)，活門(mén)上、下游之間形成一個(gè)壓差，這個(gè)壓差會(huì )在閥軸上產(chǎn)生一個(gè)阻礙關(guān)閉的力矩，這個(gè)阻力矩與軸承的摩擦因數成正比，當阻力矩大于閥門(mén)關(guān)閉力矩時(shí)會(huì )出現上述現象。

（2）軸承經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運行后，軸承潤滑面可能有腐蝕，軸承出現了磨損，摩擦因數增加，也會(huì )導致上述現象。

4 處理方法

（1）改變關(guān)閉蝶閥的操作程序。在關(guān)閉蝶閥的同時(shí)，打開(kāi)旁通閥，在關(guān)閥結束后，再關(guān)閉旁通閥。這樣，可以讓蝶閥在關(guān)閉過(guò)程中前、后水壓始終平衡，消除了關(guān)閥過(guò)程中蝶閥上、下游之間的壓差，大大降低了關(guān)閉時(shí)的摩擦阻力，使關(guān)閥能順利進(jìn)行，而且可以減少軸承潤滑面的磨損，增加蝶閥軸承的使用壽命。

（2）現配置的 2 個(gè)重錘的側面各預留有 4 個(gè) M30 的螺孔，可在重錘上加一些鋼板，然后用螺絲緊固。這樣就增加了重錘的質(zhì)量，從而增加蝶閥關(guān)閉時(shí)的重錘力矩，使蝶閥在軸承摩擦系數增大時(shí)也能順利關(guān)閉。

在以上 2 種方法中，如果采用第 2 種方法進(jìn)行改造，蝶閥可在一段時(shí)間內比較順利地自行關(guān)閉，但運行時(shí)間長(cháng)了以后，隨著(zhù)泥沙在閥軸和軸承之間的沉淀和軸承潤滑面的進(jìn)一步磨損，摩擦因數增大引起摩擦阻力越來(lái)越大，蝶閥有可能又不能自行關(guān)閉，甚至需更換新軸承。因此，在考慮到處理上述問(wèn)題的難度和電站的安全經(jīng)濟運行，在采用了修改蝶閥關(guān)閉流程的方法，如圖 1 所示（圖中灰色為改進(jìn)增加流程部分）。

圖 1 改進(jìn)后的蝶閥關(guān)閉流程

5 實(shí)際應用情況

芹山水電站蝶閥關(guān)閉流程經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，在關(guān)閉的同時(shí)開(kāi)啟旁通閥，對閥后充水。蝶閥在上、下游無(wú)水壓差的情況下關(guān)閉。在此過(guò)程中，基本消除了作用在活門(mén)上的靜水力矩，同時(shí)，大大減小了閥軸的摩擦力矩。實(shí)踐表明，改進(jìn)后蝶閥運行穩定，自行關(guān)閉正常，關(guān)閉效果良好。

同時(shí)考慮到機組過(guò)速時(shí)，因調速器主配壓閥拒動(dòng)，需使蝶閥關(guān)閉來(lái)防止機組過(guò)速。在這種方式下，為防止由于關(guān)閉蝶閥時(shí)開(kāi)旁通閥造成機組轉速升高，在過(guò)速保護裝置動(dòng)作油管路中，并一油管至調速器事故電磁閥。當過(guò)速保護裝置動(dòng)作時(shí)，事故電磁閥也動(dòng)作，調速器主配壓閥快速朝關(guān)側動(dòng)作，關(guān)閉導葉，防止機組飛逸。

6 結束語(yǔ)

應用該關(guān)閉流程的蝶閥，由于在關(guān)閉時(shí)蝶閥前、后水壓平衡，受靜水壓力較小，大大減少了閥軸的摩擦力矩，也減小了蝶閥的主軸及軸承的磨損，延長(cháng)了蝶閥主軸及軸承的檢修周期，同時(shí)也保證了蝶閥的穩定運行，確保了水電站的安全經(jīng)濟運行。

若在含泥沙量較大的水電站使用蝶閥，最好不要采用該種帶自關(guān)閉裝置的蝶閥，因為采用帶自關(guān)閉裝置的蝶閥，運行時(shí)間長(cháng)了以后，隨著(zhù)泥沙在閥軸和軸承之間的沉淀和軸承潤滑面的磨損，軸承摩擦因數增大引起摩擦阻力越來(lái)越大，蝶閥最終將不會(huì )自行關(guān)閉。這必將增加蝶閥檢修次數，減少蝶閥使用壽命，不利于水電站的安全經(jīng)濟穩定運行。