林成傳

（中國水利水電第十六工程局有限公司機電制造安裝分公司，福建福州 350019）

0 引言

津巴布韋卡里巴南岸擴機工程是中國在“一帶一路”沿線國家承建一個項目，在原有基礎(chǔ)上擴建裝機容量為2×150 MW的兩臺混流式機組，額定水頭89 m，機組流量188 m3/s。采用一機一洞引水方式，尾水調(diào)壓室后兩尾水支洞合為一洞。此擴機電站為地下廠房。在每臺蝸殼上游側(cè)安裝一臺DN5800 蝶閥，合同要求：采用雙密封結(jié)構(gòu)，分別設(shè)置一道工作密封和一道檢修密封，工作密封應(yīng)具有360°的密封面，設(shè)有合成橡膠彈性座，更換時無需拆卸閥門、活門或閥門接力器。密封的配合表面應(yīng)為不銹鋼。密封采用不銹鋼機械緊固件固定，當(dāng)檢修密封投入無滲漏時，可在活門的下游側(cè)對密封進行調(diào)整?；铋T為雙平板偏心結(jié)構(gòu)，蝶閥采用雙重錘式，接力器采用雙直缸搖擺式。

1 密封型式設(shè)計

設(shè)計方案見圖1：

圖1 DN5800 蝶閥裝配圖

該雙密封型式（圖2）的工作密封和檢修密封均設(shè)置在閥軸下游側(cè)，主密封為固定密封。檢修密封驅(qū)動（圖3）由螺母、固定座、驅(qū)動桿等組成，手動旋轉(zhuǎn)螺母，帶動驅(qū)動桿上、下移動，同時帶動壓塊，使得檢修密封投入時，通過檢修密封驅(qū)動（法蘭周圈分布，圖1）帶動檢修密封壓塊（整體加工，分成多段），推動檢修密封圈與蝶板檢修密封部位貼合、密封。密封投入與退出（圖3）。

圖2 檢修密封投入狀態(tài)

設(shè)計方案2 見圖4：進水閥設(shè)有上、下游兩個密封裝置（見圖4），即在進水閥出水端設(shè)置工作密封副（圖5），在進水端設(shè)置檢修密封副（圖6）。正常工作時僅工作密封投入使用；當(dāng)工作密封需要檢修時，為不影響其他機組正常運行，檢修密封副投入工作。

工作密封（圖5）采用硬橡膠——不銹鋼密封結(jié)構(gòu)。密封圈采用高硬度橡膠圈，整體硫化，無縫連接，用耐腐蝕不銹鋼的密封壓蓋和螺釘固定在蝶板上。閥門所需密封比壓通過螺釘調(diào)節(jié)。

檢修密封（圖6）采用金屬彈性硬密封結(jié)構(gòu)形式，主要由閥體活塞環(huán)、金屬密封圈、法蘭座等組成。

閥體密封圈為動密封環(huán)，采用錐面形式，材料為耐腐蝕不銹鋼，蝶板密封圈L 型密封環(huán)，材料為不銹鋼。

圖3 檢修密封退出狀態(tài)

檢修密封活塞采用生活自來水壓驅(qū)動活塞環(huán)平移，使檢修密封投入或退出。

圖4 雙密封結(jié)構(gòu)

2 兩種方案比較

對兩種設(shè)計結(jié)構(gòu)分別從加工、制造、運輸、安裝、運行、維護對比，來選擇最優(yōu)設(shè)計方案。

方案1：

該檢修密封型式結(jié)構(gòu)簡單，密封效果也比較理想，檢修密封壓塊整體加工，分成多段，從加工、制造、運輸較方便，現(xiàn)場安裝調(diào)整較麻煩，當(dāng)檢修密封投入時，要手動去投入每根驅(qū)動桿，所以在蝶閥四周要搭設(shè)平臺，檢修工作量大，檢修密封采用整圈的彈性“P”型橡膠密封，技術(shù)參數(shù)使用壽命10 年。也就意味每10 年必須更換，增加運行、維護成本。

圖5 工作密封結(jié)構(gòu)

圖6 檢修密封結(jié)構(gòu)

方案2：

該檢修密封采用金屬密封，閥門口徑大，機床轉(zhuǎn)速相對較低，檢修密封的加工精度與表面粗糙度要求高，檢修密封屬于活塞密封型式不能分瓣，直徑大，剛性小，運輸過程中容易產(chǎn)生變形，不利于現(xiàn)場組裝，難以保證性能。正常情況下，主閥的檢修密封長期在退出位置。由于密封環(huán)長期在靜止?fàn)顟B(tài)，在腔內(nèi)易產(chǎn)生沉積物，阻礙密封環(huán)正常工作，造成密封環(huán)“卡阻”現(xiàn)象，最終影響主閥的正常操作。項目采用生活自來水壓力驅(qū)動活塞，可以避免腔內(nèi)產(chǎn)生沉積物，但增加了供水管路。由于檢修密封密封圈為動密封環(huán)，采用錐面形式，材料為耐腐蝕不銹鋼，而且采用水壓操作，運行、維護方便，后繼投入運行維護成本低。

綜合上述兩種方案利弊，并經(jīng)監(jiān)理工程師審核，項目雙密封結(jié)構(gòu)采用方案2，經(jīng)現(xiàn)場安裝、調(diào)試，在16 MPa 工作壓力下，檢修密封投入、退出動作時間大約20 min，動作均衡，無滲漏，達到合同業(yè)主要求。

3 結(jié)語

（1）對于單機單管來說，建議使用單密封結(jié)構(gòu)的蝶閥，對于一管多機來說，停機檢修閥門時會影響引水管的其他機組發(fā)電，此時雙密封蝶閥更有優(yōu)勢，由于蝶閥密封結(jié)構(gòu)的原因，單密封蝶閥流阻系數(shù)（約0.19）比雙密封蝶閥流阻系數(shù)（約0.22）低，水頭損失小。檢修、維護方便。電站引水隧洞設(shè)計單機單管供水，而蝶閥采用雙密封，是基于合同業(yè)主要求。

（2）對于海外EPC 項目，由于當(dāng)?shù)貒I(yè)基礎(chǔ)薄弱，業(yè)主更關(guān)注于設(shè)計對以后運行、維護成本影響。電站蝶閥密封選型更傾向于用方案1，而業(yè)主要求使用方案2，之間往返討論，對蝶閥制造工期造成一定影響，應(yīng)引起設(shè)計、制造廠家借鑒。