大型蝶閥導向柱偏斜變形的處理
1、概述
蝶閥(以下簡(jiǎn)稱(chēng)取水閥)是小型水輪發(fā)電機組常用的取水設備，與閘門(mén)式取水設備相比，蝶閥具有結構簡(jiǎn)單、工程造價(jià)低、工作可靠、易于安裝和操作維修簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在小型水電工程中應用廣泛。豐滿(mǎn)發(fā)電廠(chǎng)用1#、2#水輪發(fā)電機采用一管兩機布置，兩機共用一臺蝶閥取水設備，設置在壩體內。該閥是公稱(chēng)通徑為DN1600mm的圓盤(pán)式立軸蝶閥。在大修中，該閥副蝶板因導向柱偏斜而與主蝶板不能完全閉合。通過(guò)分析故障原因，經(jīng)適當的處理，恢復了閥門(mén)的正常運行。
2、問(wèn)題的提出
取水閥由驅動(dòng)機構、蝶板和閥座體等3部分組成。驅動(dòng)機構為齒輪傳動(dòng)，手動(dòng)操作，其由驅動(dòng)主蝶板轉動(dòng)的齒輪副、驅動(dòng)副蝶板水平位移的齒輪副和滑塊換向裝置等組成。蝶板由可分離的主蝶板和副蝶板組成，副蝶板通過(guò)內側的導向柱(黃銅材質(zhì))與主蝶板內部的定位孔(銅套)配合實(shí)現導向定位，并通過(guò)蝶板內部的換向傳動(dòng)裝置實(shí)現副蝶板的水平位移。閥座體由閥座和上蓋組成，支撐驅動(dòng)機構和蝶板并密閉閥腔體，兩側與鋼管連接。閥門(mén)檢修分解中發(fā)現，在主、副蝶板密封面之間由于夾雜異物導致其產(chǎn)生間隙，雖使用外力使副蝶板強行閉合，間隙仍然存在。若蝶板長(cháng)期在管道中使用，則蝶板將處于振動(dòng)狀態(tài)，影響閥門(mén)安全運行。
3、原因分析
從閥門(mén)結構上分析，主、副蝶板是厚度大于50mm的鑄鋼件，不易變形。定位孔是由厚壁銅管鑲嵌在主蝶板內，也不易產(chǎn)生變形。副蝶板的導向柱為懸臂結構，熱鉚于副蝶板上，其剛度相對較低，在懸臂部分容易產(chǎn)生偏斜變形。從密封副上的間隙在圓周分布和形狀判斷，間隙的形成是在主副蝶板夾卡異物的情況下，強行閉合(開(kāi)閥)操作，使副蝶板4根導向柱向有間隙的對側偏斜，造成導向柱與副蝶板不垂直。
4、處理
4.1、處理方案
為了解決取水閥主副蝶板閉合存在的間隙，必須消除4根導向柱的偏斜狀態(tài)。取水閥安裝在壩體內部，閥室內無(wú)作業(yè)平臺，現場(chǎng)不具備更換和熱鉚裝配導向柱的條件。由于導向柱偏斜角度很小、柱身無(wú)裂紋，所以采用修磨導向柱偏離正常輪廓部分而不處理偏入正常輪廓部分的方法處理導向柱偏斜變形缺陷。
4.2、導向柱偏斜測定
在作業(yè)現場(chǎng)，導向柱偏斜程度的檢測采用直接測量法。對原副蝶板導向柱孔端面略作修平處理，并確定其4個(gè)端面在同一平面內，在孔端面上放置一塊厚度為5mm的已作對應導向柱鉸孔處理的冷軋板，作測量平臺。檢查調整固定副蝶板，使之水平，再調整鋼板，使之緊貼副蝶板并水平。將直角座尺置于鋼板上使其始終垂直于鋼板，并移至導向柱附近，底直角邊指向導向柱圓心(圖1)。沿柱身圓周用游標卡尺測量座尺尺角與導向柱的距離L，L的最大值點(diǎn)即為導向柱偏斜的方向，直角座尺的頂點(diǎn)(L值)軌跡呈圓弧狀分布。導向柱端面偏離正常輪廓的部分是應該修磨掉的部分。再分別測量導向柱端面距鋼板的高度h，由此可以得出導向柱端面中心的徑向偏移量為(1+5/h)L(表1)。
表1 導向柱端面中心的徑向偏移 mm
4.3、導向柱修復
根據已測得導向柱端面中心的偏移量和偏斜方向(圖2)，需要修磨部分以偏斜方向為中心線(xiàn)，端面需修磨部分的截面呈月牙形，柱身需修磨部分沿軸向正視呈直角三角形，側視拋物線(xiàn)分布，即在端面最大修磨厚度為端面中心偏移量，在根部的修磨厚度減少為0。
圖1 導向柱測量方法
圖2 磨削部位(網(wǎng)狀和黑色處)
根據測量結果(表1)，最大磨削量按平均值確定為3.52mm，初取3.00mm，修磨時(shí)將副蝶板豎直固定，先用角相磨光機粗磨，再用銼刀細磨，使各處平滑過(guò)渡。滿(mǎn)足閉合要求后，再用400目砂布精磨柱身，盡量提高表面光潔度。用透光法檢驗修磨部分柱身的軸向修磨直度。為了便于修磨柱身，應使導向柱偏斜方向豎直向上。局部初步修磨處理之后，作主、副蝶板無(wú)外力閉合試驗，根據導向柱與定位孔的接觸范圍再作修磨處理，直到主副蝶板四周閉合緊密均勻，裝配無(wú)卡塞現象。最后精磨柱身，提高表面光潔度。
從修磨量分析，最大修磨截面約占截面面積的13%，修磨截面由近似橢圓形逐漸向圓形過(guò)渡，導向柱剛度雖有所降低，但能夠滿(mǎn)足閥門(mén)開(kāi)關(guān)的剛度要求。
5、結語(yǔ)
閥門(mén)導向柱經(jīng)過(guò)處理后，副蝶板與主蝶板開(kāi)閉正常，無(wú)卡阻，管道過(guò)流時(shí)未發(fā)現異常振動(dòng)，滿(mǎn)足取水閥的運行要求。閥門(mén)維修后的使用中，共開(kāi)關(guān)操作4次，均未發(fā)現異�，F象，閥座上蓋填料箱處無(wú)明顯滲液，表明蝶板在過(guò)流中的振動(dòng)比維修前大幅降低，也表明導向柱修磨工藝處理是可行的。
