筒形閥在潘口水電站中的應(yīng)用

郭梅艷

摘要：在以往的文獻(xiàn)中，把水輪機(jī)引水系統(tǒng)中裝置在水輪機(jī)蝸殼前的閥門統(tǒng)稱為進(jìn)水閥（又稱主閥）。而水力機(jī)械家族的新成員——筒形閥，它作為截止閥的一種，安裝在水輪機(jī)固定導(dǎo)葉和活動導(dǎo)葉之間，屬于導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的一部分，越來越受到人們的普遍重視。在國際上，它的理論研究正趨于成熟，在國內(nèi)，它已開始在立式混流水輪發(fā)電機(jī)組當(dāng)中得到應(yīng)用，并有逐步發(fā)展的趨勢。

關(guān)鍵詞： 筒形閥 ；結(jié)構(gòu)型式 ；液壓操作系統(tǒng) ；應(yīng)用前景

Abstract: in the literature of the past, the turbine water diversion system in the device in front of the spiral case are collectively referred to as fill valve valve (also known as the main valve). And the new members of the family of hydraulic machinery, the cylinder valve, it is used as a cut-off valve, installed in the turbine fixed between the guide vane, guide vane and activities were part of the water agencies, paid attention to by more and more get of people. Internationally, its theoretical research are mature, at home, it has begun to get in the middle of the vertical mixing water wheel generator set applications, there is trend of gradual development.

Key words: the cylindrical valve; Structure; Hydraulic operating system; The application prospect

中圖分類號：[TM622] 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

一、前言

漫灣水電站是我國第一家采用筒形閥的電站，而黃河小浪底水利樞紐工程則是國內(nèi)第一家采用大型筒形閥的水利樞紐工程（裝機(jī)總?cè)萘?×30萬kw/h，筒形閥閥體最大外徑為8.39米，重約46噸），湖北潘口水電站機(jī)組安裝時(shí)也采用了筒形閥。

二、筒形閥設(shè)置的目的

1．設(shè)置筒形閥可以構(gòu)成機(jī)組部分試驗(yàn)的安全工作條件。

在壓力鋼管沖水的情況下，關(guān)閉筒形閥后，可以完全截?cái)嗨?，進(jìn)行導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的無水試驗(yàn)。

2．停機(jī)時(shí)關(guān)閉筒形閥可以減少機(jī)組漏水量。

當(dāng)機(jī)組較長時(shí)間停機(jī)時(shí)，由于導(dǎo)葉汽蝕和磨損，一般導(dǎo)葉漏水量為機(jī)組最大流量的2～3%，嚴(yán)重的可達(dá)5%，造成水流的大量損失。設(shè)置筒形閥后，由于筒形閥的密封嚴(yán)密，可以大大減少漏水損失。

3．防止機(jī)組飛逸事故的擴(kuò)大。

當(dāng)機(jī)組發(fā)生事故時(shí)，可以迅速關(guān)閉筒形閥，截?cái)嗨?，防止機(jī)組飛逸事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。

4．設(shè)置筒形閥可以取代進(jìn)水口的快速閘門。

當(dāng)導(dǎo)葉發(fā)生故障時(shí)，它作為距導(dǎo)葉最近的一道閥門可以迅速關(guān)閉，截?cái)噙M(jìn)入轉(zhuǎn)輪的水流，從某中程度起到了快速門的作用，而取代快速門可以節(jié)約大量投資。

5．設(shè)置筒形閥可以在不拆卸發(fā)電機(jī)組設(shè)備的情況下，對水輪機(jī)組進(jìn)行全面的檢修。

檢修時(shí)排空蝸殼里的水，將頂蓋與頂蓋支持環(huán)之間的把合螺栓松開，在筒形閥下安裝檢修支撐，這時(shí)關(guān)閉筒形閥，筒形閥體會落于檢修支撐上將頂蓋頂起，從而進(jìn)行整個(gè)水輪機(jī)組的檢修。

三、設(shè)置條件

筒形閥雖然具有上述5大優(yōu)點(diǎn)，但是由于設(shè)置筒形閥增大了整個(gè)機(jī)組的體積，對于臥式機(jī)組來說還處于研究階段，只適用于立式機(jī)組。潘口水電站經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比，并考慮實(shí)用性和快速截水、安全有保障的特點(diǎn)，采用了立式機(jī)組并設(shè)置筒形閥的機(jī)組結(jié)構(gòu)。

四、對筒形閥的技術(shù)要求

筒形閥是機(jī)組和水電站的重要安全保護(hù)設(shè)備，因此，對筒形閥的結(jié)構(gòu)和性能有較高的要求。其主要技術(shù)要求如下：

1.結(jié)構(gòu)簡單、 工作可靠、操作簡便。

2.應(yīng)有嚴(yán)密的止水裝置，減小漏水。

3.筒形閥本身及其操作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度應(yīng)能滿足運(yùn)行的要求。發(fā)生事故時(shí)，能在動水壓力下迅速關(guān)閉。關(guān)閉時(shí)間，應(yīng)滿足機(jī)組調(diào)保計(jì)算的要求，潘口水電站中要求筒形閥的關(guān)閉時(shí)間為70秒左右。

4.筒形閥的操作系統(tǒng)能夠滿足機(jī)組運(yùn)行保護(hù)的要求。盡管筒形閥的液壓操作系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)共用一套油壓系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)油壓喪失或調(diào)速系統(tǒng)失靈時(shí)，筒形閥的操作系統(tǒng)能夠靠自儲壓力油打開相關(guān)閥門，形成自循環(huán)系統(tǒng)，然后靠閥體自重和水壓力關(guān)閉閥門。

筒形閥通常只有全開和全關(guān)兩種情況。未設(shè)計(jì)部分開啟調(diào)節(jié)流量功能，以免造成過大的水力損失和影響水流穩(wěn)定。筒形閥和其他的進(jìn)水閥一樣，也不宜在動水情況下開啟，因?yàn)檫@樣需要更大的操作力。

五、筒形閥的型式及其主要構(gòu)件

筒形閥的結(jié)構(gòu)型式為立式，主要由圓筒形的閥體、導(dǎo)向裝置、密封裝置、鎖定裝置及其操作機(jī)構(gòu)等組成（見筒形閥裝配圖）。

筒形閥關(guān)閉時(shí)，圓筒形的閥體落于固定導(dǎo)葉和活動導(dǎo)葉之間的座環(huán)下環(huán)之上，封閉水流的通路；筒形閥開啟時(shí)，閥體被提至頂蓋和頂蓋支持環(huán)之間，水流從閥體底部流過。

1．閥體

閥體是筒形閥的主要部件，它要封閉水流，承受水壓力，承受操作力，因此要有足夠的剛度和強(qiáng)度。

閥體采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)型式。其頂部和底部與密封條接觸的止水部位均焊有不銹鋼抗磨板，其作用是抵抗氣蝕，增加止水性能，另外還可增加剛性，防止變形。

由于閥體直徑較大，整體運(yùn)輸受到限制，因此采用閥體分瓣形式，共分為四瓣。分瓣組合面布置在與控制機(jī)構(gòu)和鎖定裝置相偏離的角度。

2．導(dǎo)向裝置

導(dǎo)向裝置分為固定和活動兩部分：固定部分位于機(jī)組埋件之上,主要是裝焊在座環(huán)固定導(dǎo)葉上的不銹鋼抗磨扳和焊在頂蓋支持環(huán)上的導(dǎo)向滑塊，其中導(dǎo)向滑塊與固定導(dǎo)葉上的不銹鋼抗磨板一一相對應(yīng)；活動部分位于筒形閥閥體之上，主要是閥體上的導(dǎo)向槽和用螺釘把合在其內(nèi)的銅制導(dǎo)向扳?；顒硬糠趾凸潭ú糠质且灰粚?yīng)的。安裝時(shí)應(yīng)先對各部件進(jìn)行標(biāo)記明示，防止裝錯。

筒形閥導(dǎo)向裝置中的導(dǎo)向間隙是衡量其安裝質(zhì)量好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。如果導(dǎo)向間隙過小，則容易造成閥體運(yùn)動過程中的卡阻，如果導(dǎo)向間隙過大，則造成閥體運(yùn)動的偏移，從而使筒形閥的操作力過大。它的好壞主要取決于導(dǎo)向裝置的機(jī)加工條件和質(zhì)量；由于導(dǎo)向裝置的固定部分均為分瓣到貨，因此，頂蓋支持環(huán)上的固定滑塊和座環(huán)固定導(dǎo)葉上的不銹鋼抗磨扳，均要在這部分機(jī)組埋件安裝完畢且混凝土回填完后進(jìn)行統(tǒng)一的機(jī)加工，這樣才能保證二者的同心度。

3．密封裝置

筒形閥的密封裝置主要包括兩部分：

頂密封（見附圖）。筒形閥的頂密封（均為不銹鋼）主要包括：密封座（可分瓣到貨后進(jìn)行現(xiàn)場組焊）、上密封壓扳（分瓣）和“△”形密封條組成。其中，密封條是通過密封壓扳用螺釘把合在組焊成整體的密封座之上，這部分組裝成整體后，安裝于頂蓋底部的外緣；整體安裝完畢后，密封條的凸出部分正好露于頂蓋底部外緣的上側(cè)。當(dāng)筒形閥關(guān)閉時(shí)，焊在閥體頂部內(nèi)緣的不銹鋼凸臺正好壓在密封條上，將水流擋在筒形閥之外。