摘要：安康电站4台机组快速门油压启闭机活塞杆工作时存在不同程度的下滑过快,下滑量过大是快速门系统重大的不安全因素.4台机组油压启闭机油缸与活塞杆密封效果差是造成油缸活塞杆下滑过快的主要原因.本文介绍了运用创新方法成功解决油缸与活塞杆原密封效果差的难题及创新点和实施后的效果.
关键词：安康水电站；快速闸门启闭机；活塞杆密封；研究与应用
一.序言
快速闸门启闭机安康电站位于汉江上游,坝址距安康市18km。电站安装有四台200Mw的水轮发电机组，总装机容量800Mw，年发电量28亿kwh。水轮发电机组的引水系统设计有检修闸门、事故快速闸门、以及引水压力钢管等附属设备。
是机组进水口快速闸门系统的重要组成部分之一，承担着发电机组事故状态下的最后一道保护任务及机组检修的挡水工作。它的运行状况好坏直接影响着机组的安全运行和检修。快速闸门启闭机为油压式启闭机其启门力为250t，持住力为500t。油压系统为单作用式液压回路。启闭机的主要工作部件是油缸，其主要有油缸、活塞杆、活塞、上、下端盖、密封等部分组成。油缸内径φ630mm，长度14.820m，活塞杆直径φ300mm，长度13.960m；工作启闭油压11.9Mpa，闭门工作油压20.3Mpa，油缸最大工作行程11.5m 。油缸安装在油压启闭机廊道的334.5m高程的刚性机架上，活塞杆的吊头经拉杆与快速闸门连接。油缸设计为单作用式油缸。下落时，在闸门自重作用下下落，在运行当中，因各种原因造成的压力损失引起的油缸活塞杆在快速闸门重力作用下下滑量要求控制在200mm以内，超过后工作油泵启动（自动或手动）将其起升至工作位置；油缸工作时，将快速闸门悬挂于机组进水口的上方11m处。四台油压启闭机自90年至92年相继投运以来，其主要设备运行比较正常，但在长期的运行中，发现四台油压启闭机活塞都有不同程度的下滑，经几次大修，解决了阀门、阀组渗漏、关闭不严等问题。对油缸活塞下滑过快有所缓解，但未能彻底解决问题。经长期运行的总结及分析研究，油缸密封破坏是油缸活塞下滑量过大的根本原因。
二、四台油压启闭机油缸活塞下滑原因分析
四台油压启闭机分别与1990年9月、1990年12、1992年8月、1992年12月投运。2002年2月到2005年3月，在逐年对4台油压启闭机的大修检查时，发现密封翻卷、夹布脱层、工作面拉毛、边缘成环形波浪式翻卷，密封损坏较为严重，在更换新密封时发现更换安装更加困难。每台启闭机的密封都需经过多次、反复的安装调试、打压试验，才能基本就位，难以保证密封的良好效果。经排除油质污染造成的阀门内漏及管路密封不严造成的外漏后确定，油缸密封破坏是油缸下滑的根本原因。
1.油缸密封的结构形式不合理
油缸活塞上下端部密封圈的结构形式如图所示。密封为v型夹织物耐油橡胶密封圈，由支撑环、密封环、压环三部分组成。其结构、规格、尺寸、公差应在设计规定范围内。由于硬度较高达到75±5邵尔，易造成密封工作面磨损或是在油缸低压状态下密封效果差，活塞就会在低压情况下密封不严造成内漏下滑。
2．密封材质的选择不良
密封材料的不同对密封安装有着直接的联系，而影响密封材料质量的好坏既有原材料的选择、生产工艺，也有批次的原因。原密封主要采用V型夹布耐油密封圈、橡胶密封圈、支撑环、压环等组成，共八层，压缩量为75mm，V型夹布耐油密封圈材质较硬，在高压情况下工作状况良好，低压情况下不能很好的张开，密封效果不理想，橡胶密封圈低压条件下工况良好，高压下则易损坏。密封圈的材质是耐油橡胶及夹层织物组成，橡胶的硬度值不一样，加工成型后，密封圈软硬不一，安装后工作面高低不平。或是密封圈的内外径尺寸不一样，造成密封不严。另外，密封圈的质量差异较大，密封圈工作面不平，有杂质、气泡、凹凸缺陷。非工作面外观质量差，凹凸超过规定值，毛刺高度或修边深度2mm，合模缝错位超过公差范围，织物皱折外漏等部分影响密封效果及密封安装效果，易造成密封安装损坏，造成密封失效。
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3、安装调试工艺复杂
密封的安装是使用模具进行的，模具的安装调试准确度不高，如模具与油缸口连接时如定位不准，就会造成错位，密封下滑时就会变形损坏或不能进入油缸。密封的压缩量是通过调整活塞底部一圈的螺杆来实现的，当压紧程度不够时，密封圈的压缩量过小，v型密封圈的v型口不能合理的张开并紧贴油缸内壁或活塞杆的外壁，造成内漏或外漏。当压紧过大时，使密封的v型口过度张开，使密封在安装进入油缸口时，造成密封工作面拉伤、翻卷并增大密封的摩擦力，造成密封损坏，引起油缸活塞下滑。
安装调试工序复杂，容易出现误差，需耗费大量的工时才能完成安装、调整、试验。
三、技术改造
1、为了更好的解决油压启机油缸活塞密封安装复杂、困难、密封易损坏、材料消耗过大等问题。从而减少劳动强度，经济损失。本着简便、易行、用材少、使用周期长、耐压、抗磨的原则，经充分研究论证，决定改造油压启机油缸的密封形式、密封材质及密封数量。因而在2007年11月4F油压启闭机的大修中，重新设计制造油缸活塞的密封布置形式。相继在2008年11月对3F启闭机、2009年11月对2F启闭机进行了改造。其方案是：在加工新活塞时，沿活塞圆周径向部位开一道深12.25毫米宽8.1毫米的密封槽，用以安装一道德国进口（630×605.5×8.1）OMK-MR密封圈，改变密封的密封形式，将原密封的轴向安装方式变为径向安装，密封的密封形式由原来的轴向密封改为径向密封.并且在活塞的轴向方向上安装一组轴向密封密封由Y型压环、Y型支撑环、V型密封共三层组成。并且将原密封的压缩量的弹性调整值变更为一个固定值，改变以往密封层数多，安装难度大，压缩量难以调整的状况。
2、密封的安装，在新活塞杆更换过程中完成新活塞杆、活塞的装配工作后进行，并在油缸回装后进行耐压试验，用以检验密封效果，试验压力等级为：5－10－15－20－25MPa5个等级升压进行，并保持各自的规定时间5、10、15分钟。
四、实施效果及创新点
1、实施效果：以改造后的4F快速门启闭机为例，其密封更换后经打压试验合格，至今已两年时间，在此期间闸门在运行中下滑量明显改观，下滑量由原来的21mm/h下降到4.7mm/h,系统油泵启动频率也由原来的24小时启动4至5次下降到2次，远远底于规范16.7mm/h的下滑量，系统油泵的启动也超过了每12小时启动1次的要求效益显著提高。密封的改造更换，对3台快速门油压启闭机系统的正常稳定运行起到了重要的作用，也为1F机组启闭机活塞杆密封更换积累了丰富的经验，并且获得了极大的经济效益。
2、创新点：提升了安康电站快速门启闭机的技术含量，提高了设备运行的可靠性。降低了生产成本，减少了材料的运用及检修工作量。延长了设备运行检修周期，为其它设备改造创造了有力依据，打下了坚实的技术基础。
五、结语
1、安康电站油缸密封检查、更换只能在4年一次的机组大修时进行，由于密封效果差而造成活塞杆下滑时，只能被动采取系统油泵频繁启动来保证启闭机的正常运行，相对安全生产存在很大隐患。改造后，活塞杆密封工作性能稳定，密封效果良好，完全能够保证在一个大修区间甚至更长时间的安全稳定运行。
2、改造前，因油缸与活塞杆密封安装调试工序复杂，容易出现误差，需耗费大量的工时才能完成安装、调整、试验。改造后的密封由于改进了密封的设置和安装方式，大大降低了检修工作量，提高了工作效率。
3、改造前的密封安装时，很小的局部压力偏差都会使密封圈受损、变形，常有密封破损、撕裂情况出现，不但造成了材料浪费，而且需要重新返工，改造后的密封，由于设计合理，材质先进，不但节约了材料，并且在长时间的运行中工况稳定。
4、改造过的3台油压启闭机系统运行工况也优于未改造前。
经过对三台启闭机活塞密封实施技术改造，彻底解决了油缸在系统运行时由于活塞下滑过快而引起油泵启动频繁油泵损坏、系统油压不足、导致快速闸门下滑关闭的重大缺陷，确保了快速门系统的安全运行。
论文作者:刘学飞,李超
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/12
标签：活塞杆论文; 油缸论文; 油压论文; 活塞论文; 密封圈论文; 启闭机论文; 闸门论文; 《电力设备》2018年第3期论文;