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某抽蓄电站进水球阀密封传感器改造及应用

发表时间：2020/12/29 来源：《基层建设》2020年第24期作者：王伟庞希斌孙袁彭耐梓

[导读] 摘要：通过详细介绍某抽蓄电站进水球阀密封传感器存在的问题以及改造应用情况，为其他兄弟单位处理类似问题提供一定的借鉴意义。

        湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司湖南长沙 410213
        摘要：通过详细介绍某抽蓄电站进水球阀密封传感器存在的问题以及改造应用情况，为其他兄弟单位处理类似问题提供一定的借鉴意义。
        关键词：进水球阀密封传感器改造应用
        1 背景
        某抽蓄电站设置有4台单机容量为300MW单级立轴混流可逆式机组，机组同步转速300r/min，水轮机额定水头295m。每台机组压力钢管与水泵水轮机蜗壳之间均布置有进水球阀，作为机组水泵工况起动、机组调相及机组停机时截断水流的设备。该进水球阀为横轴式双接力器双密封结构，内径2800mm，设计压力4.91MPa，工作密封设在进水球阀的下游侧，检修密封设在进水球阀的上游侧。
        进水球阀上下游密封位置传感器各3个，对称布置在进水球阀上下游法兰内。密封位置传感器支架采用螺纹连接方式与进水球阀法兰相连，密封位置传感器探头在法兰内直接与活动密封环接触，导致该探头故障率较高，探头断裂后遗留在进水球阀密封环内影响进水球阀密封投退，严重影响了进水球阀的安全稳定运行。
        2 进水球阀密封位置传感器结构简介
        以某抽蓄电站进水球阀密封位置传感器结构为例，如图1、图2所示：该传感器由感应探头、传感器支架、垫片、螺母及其密封组成，传感器支架通过螺纹与密封导环及法兰相连、固定。进水球阀密封退出时，活动密封环与感应探头接触，当对称布置的3个感应探头均与活动密封环接触时，控制系统认为进水球阀密封已完全退出；进水球阀密封投入时，活动密封环与感应探头分离（设计距离1.2mm），感应探头无感应信号，控制系统认为进水球阀密封已投入。

图1 进水球阀下游密封位置传感器结构图

        图2 进水球阀上游密封位置传感器结构图
        3 进水球阀密封位置传感器改造思路
        自动化设备的可靠性对机组自动化开停机成功率很大，机组开停机成功率直接影响公司的经营指标。针对以上问题，电站就如何提高进水球阀密封传感器可靠性进行了充分讨论和研究，并积极与ALSTOM进水球阀设计人员进行沟通，对电站提出的意见和技术方案进行充分论证，主要从以下几个方面进行了改造：
        （1）提高传感器的可靠性和观察性，改造思路是将密封传感器探头移至进水球阀法兰外，这样一方面解决了密封密封传感器探头因环境问题容易损坏的问题，另一方面密封传感器探头采用感应范围较大的电涡流传感器，传感器端部带有LED显示功能指示灯，便于运维人员巡视检查和维护消缺。
        （2）解决活动密封环动作量传递至进水球阀法兰外密封传感器探头处问题，改造思路是采用不锈钢杆和弹簧配合实现传递活动密封环动作量，密封退出操作时，利用活动密封环推动不锈钢杆向外运动；密封投入操作时，不锈钢杆靠弹簧力推力向内运动，直到接触到活动密封环停止。
        （3）解决动作过程中高压水从不锈钢杆内渗出等密封不严问题，改造思路是在不锈钢杆上设置三道耐磨材料密封，同时将密封传感器支架焊接固定在进水球阀法兰上，确保进水球阀密封传感器密封严密。
        4 改造后进水球阀密封位置传感器应用实例
        以某抽蓄电站改造后进水球阀密封位置传感器结构为例，如图3、图4所示：该传感器由感应探头、传感器支架、不锈钢杆、弹簧及其衬套、法兰、垫片、螺栓及其密封组成，传感器支架法兰采用全焊接方式固定在进水球阀法兰上。信号传送采用不锈钢杆和弹簧配合实现传递活动密封环动作量，即密封退出操作时，操作水压推动活动密封环向退出方向运动，利用活动密封环推动不锈钢杆向外运动，不锈钢杆终端面接触传感器后动作将信号上送，有效杜绝了进水球阀法兰内潮湿环境对传感器造成影响。密封投入操作时，操作水压推动活动密封环向投入方向运动，活动密封环与不锈刚杆分离，不锈钢杆靠弹簧力推力向内运动，直到接触到活动密封环停止，从而使传感器失电复归将信号上送。

图3 改造后进水球阀下游密封位置传感器结构图

        图4 改造后进水球阀上游密封位置传感器结构图
        5 改造中遇到的问题及处理
        改造前首先应对新进水球阀密封位置传感器进行组装，检查不锈钢杆动作的灵活性，若出现卡涩情况应进行检查处理，确认不锈钢杆弯曲情况，对不锈钢杆与支架摩擦部位涂抹黄油。确认不锈钢杆动作灵活、行程符合要求后在进水球阀法兰上进行预装，预装时支架法兰应采用满焊方式焊接在进水球阀法兰上，防止活动密封环内高压水将密封支架冲出。
        因进水球阀法兰、导环厚度可能因加工精度问题出现偏差，导致预装后不锈钢杆与探头距离太近或太远，影响探头接收信号的准确性。若预装后不锈钢杆与探头距离太近，意味活动密封环投入时，弹簧推动不锈钢杆向里运动，不锈钢杆抵至活动密封环后不锈钢杆外端仍露出至弹簧衬套外，会严重影响探头接收信号以及现场判断活动密封环位置，此时可以考虑在不锈钢杆与弹簧处增加不锈钢套，使得弹簧衬套与支架之间的螺纹咬合螺距减少，弹簧衬套向外移动至将弹簧衬套中心孔与不锈钢杆外端平齐，使得上位机接收到投入信号。
        若预装后不锈钢杆与探头距离太远，意味活动密封环退出时，活动密封环推动不锈钢杆向外运动，此时不锈钢杆外端仍未露出至弹簧衬套外，同样会严重影响探头接收信号以及现场判断活动密封环位置，此时可以考虑在不锈钢杆外端补焊一小段圆钢，确保活动密封环退出时，活动密封环推动不锈钢杆向外运动，不锈钢杆外端露出至弹簧衬套外使得上位机接收到退出信号。
        6 总结
        通过对进水球阀密封位置传感器的改造，密封位置传感器受工作环境影响、感应距离过小等因素得到极大遏制，提高了机组的开机成功率，结合改造后近几年运行情况来看，进水球阀密封位置传感器运行稳定，可靠性及使用寿命均得到有效保障。
        参考文献：
        [1]黑麋峰电站进水球阀上下游密封装配[M].
        作者简介：王伟，（1984—），男，湖北公安人，工程师，主要从事机械设备运行维护工作，联系电话18974806640，邮箱261760240@qq.com