第一章 阀门

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蝴蝶阀阀轴的装置型式有立轴和卧轴
立轴蝴蝶阀
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工作原理：
蝴蝶阀关闭时，活门的圆周与阀体接触，封闭水流通路； 当开启时，活门与水流方向平行，水流绕活门两侧流过。
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卧轴蝴蝶阀
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4>作用
主要是保护具有中低利用系数的中、高水头的混流式水轮 机的导水机构免受由于过流面与顶盖和底环间的端面泄漏 引起的泥沙磨损与空蚀，并能和蝶阀或球阀一样，甚至更 加快速、可靠和安全地在紧急工况下切断水流. 筒形阀可 以替代蝶阀和球阀用于机组正常停机时的截流止水和事故 停机时的过速保护，在一定情况下可替代进口快速闸门的 作用。对多泥沙河流电站中承担调峰调频任务的机组.采 用筒形阀的操作来实现机组的启停可有效阵低导叶的磨损 与空蚀. 筒形阀受其结构特点和安装位置的制约， 目前 还无法作为机组的检修阀门使用，但国内外众多科研与设 计单位正在开展相关研究工作.
圆周密封(活门外圆的圆周)： 对小型蝶阀，常采用以固定在 活门上的环形硬橡胶板或青铜制成的密封环，与蝶阀的阀体 构成压紧式圆周密封，对大中型蝶闹，则采用以装在阀体上 的橡胶空气围带与活门构成的空气围带式圆周密封。
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6>附属部件
为了确保蝶阀的正常启闭，在蝶阀上通常设有旁通阀和空 气阀等附属部件。 旁通管与旁通阀：是为满足蝶阀应在活门两侧平压时才能 开启而专门设置的。旁通阀由旁通管与蝶阀活门的上下两 侧连通。当需要开启蝶阀时，先开旁通阀对阀后充水， 平压后再开启蝶阀。旁通管的断面面积，一般取蝶阀过流 面积的1-2% ，但经过旁通管的流量必须大于导叶的漏水 量，否则无法实现平压。
第一章 水轮机进水阀及常用阀门
本章学习要求
1. 了解水轮机进水阀的作用及技术要求 2. 熟悉进水阀的型式及其特点 3. 掌握进水阀主要组成部件 4. 掌握水轮机进水阀的操作方式及操作系统 5. 掌握辅助设备中常用的阀门及其选择 重点内容： 1.进水阀的型式及组成 2.蝴蝶阀的操作系统 3.常用的阀门及其选择 难点: 蝴蝶阀的操作系统。
华能新疆别迭里水电站DN3000液控双密封蝶阀
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立轴与卧轴蝴蝶阀比较
（1）立轴蝴蝶阀阀体的组合面多在水平位置，卧轴蝴蝶阀 的组合面多在垂直位置； （2）立轴蝴蝶阀的下部容易沉积泥沙，卧轴蝴蝶阀则无此 问题； （3）立轴蝴蝶阀的操作机构位于阀的顶部，卧轴蝴蝶阀的 操作机构可以利用混凝土地基作基础，不用支持活门的推 力轴承，结构比较简单； （4）立轴蝴蝶阀所占厂房面积比卧轴蝴蝶阀所占厂房面积 小。
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5>优点
1 2 3 4 5 6 适用范围更宽广 可以阵低电站建设的总投资 筒形阀过流部件的水力损失小 可有效减轻导叶的空蚀和泥沙磨损 筒形阀尺寸不受机组尺寸大的限制 筒形阀操作灵活、方便
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6>缺点
1 筒形阀总体结构较复杂，有些零部件的加工精度要求高， 难度大. 另外安装单位的安装难度大， 水轮机的安装时 间相应较长。 2 筒形阀目前只能当事故防飞逸闸门用和截流止水用，不 能当作检修闸门和防引水管道爆裂事故阀门使用. 3 由于筒体靠近活动导叶，所以当有较长异物(如铜前长 形木条)卡住活动导叶时，筒体下落关闭时亦容易卡住筒 体，使之不能完全关闭， 从而不能很好地保护机组. 4 国内目前尚无筒形阀的设计、制造、安装等方面的标准 规范制造、设计及安装的经验较少.
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平斜形：断面中间部分为矩形，两侧为三角形，适 用于直径大于细的分瓣组合的蝶阀，其水力阻力系 数介于菱形和铁饼形之间。
铁饼形：断面外形由圆弧或抛物线 构成，其水力阻力系数较菱形和平 斜形大，但强度较好，适用于高水 头电站。
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5>密封装置(有两处需密封)
端部密封(阀体与阀轴连接处) ：对小型蝶阀，常采用涨圈式 密封，对大中型蝶阀则采用橡胶围带式密封。
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快速闸门
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三、对进水阀的技术要求
(1)长期关闭时漏水量小，长期使用时，密封装置不易磨损，且便于更换。 (2)关闭力矩小，开启时水力损失小，过水能力大。 (3)关闭时间任意调整。 (4)截流装置及传动机构强度足够。 (5)结构简单，造价低，工作可靠。 (6)当机组发生飞逸转速或压力钢管爆破时，应尽快截断水流。
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7>锁锭装置
由于蝴蝶阀活门在稍偏 离全开位置时即有自关 闭水力矩，因此在全开 位置必须有可靠的锁锭 装置.同时，为了防止因 漏油或液压系统事故以 及水的冲击作用而引起 误动，一般在全开或全 关位置都应投入锁锭装 置.
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（二）球阀
1.适应条件： 适用于水头在200米以上，转轮直径小于3米的电站。 2.主要构件： 主要由两个半球组成的可拆卸的阀体和圆筒形活门及附属设备（旁通 阀、空气阀、密封装臵等）组成。 在开启位臵时，圆筒形活门的过水断面与引水管道直通，关闭时活门 旋转90度，截断水流。 目前多采用双重止漏装臵的球阀。
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国内最大口径球阀（直径2.75m)
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3、筒形阀( 适用于工作水头在60-400m )
1>介绍 筒形阀从结构布置和作用等方面来说， 均与常规意义上 的进水阀有一定的差异.筒形阀由法国的NEYRPID公司于 1947年提出，并于1962 年在Monteynard水电站首次投运， 之后经过不断的改进与完善而逐步得到认可。筒形阀在国 内则是随着1993年在漫湾水电站的成功投运，正越来越多 地得到水电行业广泛的重视与肯定。目前筒形阀在国内外 的典型应用情况如下表所示。
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（一）蝴蝶阀
适用条件：适用于水头200米以下，转轮直径1.8米以上的电站。 蝴蝶阀主要是由圆筒形的阀体和可绕轴转动的活门及其他部件组成。 2.主要构件： 1)阀体：作用是过水通道的一部分，支撑活门重量，传递水压力。 2)活门：作用是关闭时截断水流，要求有足够的强度刚度，开启时在 水流中心水力损失小，有良好的水力特性. 3)阀轴及轴承：支持活门的重量。 4)锁定装臵：蝶阀的活门在全关或全开时需要锁定。 5)密封装臵：防止活门和阀门之间漏水。 6)旁通阀、旁通管：主阀开启时减少力矩，消除在动水 下的振动。 7)空气阀：关闭时向蝶阀后补气，开启前向阀后充水时排气。 8)伸缩节：便于安装及检修，温度变化钢管有伸缩的余地。
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空气阀为了在蝶阀关闭时向阀后补气，和在蝶阀开启前向 阀后充水时排气，必须在阀门下游侧压力钢管的顶部设置 空气阀。 该阀由个空心浮筒悬挂在导向活塞之下，浮 筒浮在蜗壳或管道中的水面上，空气阀的通 气孔与大气相通。当水还没充满钢管时，空 气阀的空心浮筒在自重的作用下而开启，使 蜗壳内的空气在充入的水体的排挤下，经空 气阀排出;当管道和蜗壳充满水后，浮筒上 浮至极限位置，蜗壳和管道与太气隔断，以 防止水流外溢。当进水阀和旁通阀都关闭后 ，在进行蜗壳排水时，随着钢管内的水位下 降，空气阀的空心浮筒在自重作用下而开 启，自由空气经空气阀向蜗壳充气。
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1.1
水轮机进水阀的作用及技术要求
一、进水阀的作用
进水阀：即主阀，是指装置在水轮机蜗壳前的阀门.
作用： 1. 岔管引水时构成检修机组 的安全工作条件。
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2 减小漏水量（停机 时）和缩短重启动时间 （尤其对高水头长压力引 水管道电站）。
3 调速系统故障，紧急 切断水流，即防飞逸事故 扩大。（2min内），液压 操作的要求30-50s.
3>密封装置
筒体与顶盖、筒体与底环间都设有密封，以减少阀门的漏 水量。筒体与顶盖之间的密封称为筒形阀的上密封， 筒体 与底环之间的密封称为筒形阀的下密封。上密封是由水轮 机顶盖底部外缘处的环形橡皮板和压板组成，下密封是由 设在水轮机底环外缘的环形橡皮条和压板组成，当阀门关 闭后，筒形阀上下缘与密封撞皮压紧，实现止水.
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2 >装置结构
筒形阀主要由筒体、操动机构和同步控制机构组成. 筒体 是薄而短的大直径圆筒. 操动机构用于控制筒体上下运动 以启闭筒形阀同步控制机构用于协调筒形阀多套操动机构 动作一致，从而保证筒形间的平稳启闭并避免在动水关闭 时水流冲击引起的晃动.
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飞逸事故图片
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二、进水阀设置条件
进水阀设置条件： 1.由一根压力引水总管供几台机组用水时，应在每台水轮 机前安装进水阀。 2.当水头H>120m时，单元压力引水管较长，可以考虑在每 台水轮机前设置进水阀。 3.当水头H≤120m时，单元压力引水管短，可在进水口设快 速闸门。
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本次课的内容
1-1 水轮机进水阀的作用及技术要求 1-2 水轮机进水阀的型式及组成部件 本节要点： 1. 了解进水阀的作用 2. 理解进水阀设臵条件 3. 理解对进水阀的技术要求 4. 掌握进水阀的三种型式 5. 熟悉三种进水阀的主要部件 重点： 1.进水阀的技术要求 2.进水阀的三种型式
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检修密封：为便于球阀的检修， 可在球阀的上游侧再修一道检修 止水密封， 利用检修止水密封， 为工作密封装置的检修与维护提 供方便。 左上侧为机械操作的密封，利用 螺杆5和螺母6调整密封环，压紧 密封面: 左下侧为水压密封，当打开密封 时，孔b接通压力水，孔a接通排 水，密封环后退，密封口打开; 反之孔b接通排水，孔a接通压力 水，密封环前伸， 密封口贴合.
注意：
1. 进水阀一般不许在动水情况下开启，这样加大操作力矩，运行上 也不需要。（防飞逸除外） 2. 进水阀状态：全开、全关。 不许作部分开启来调节流量，以免造成过大的水力损失和影响水流稳 定，引起过大的振动。
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1.2 水轮机进水阀的型式及组成部件
太中型水轮机进水管道上的阀门，常用的有蝴蝶 阀、球阀和筒形阀三种， 中小型水轮机还有转筒 阀、闸阀等。
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活门
活门在全关位置时，承受全部水压，在全开位置时处于水 流中心，因此，它不仅要有足够的刚度和强度，而且要有 良好的水力性能。活门主要有如下几种结构形式·
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菱形：水力阻力系数最小，但其 强度较弱，适用于工作水头较低 的电站 双平板形：其封水面与转轴不在同一平 面上，密封设在上游平板的外缘。活门两 侧各有一块圆形平板，两平板间由若干沿 水流方向的筋板连接，活门全开时，两平 板之间也能通过水流，其特点是便形活门 水力阻力系数小，且当活门全关后封水性 能好，但受结构、加工、运输等条件的限 制， 般用于直径小于4m 的蝶闹。
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在球球阀上仅设有工作密 封的，也称为单侧密封结 构的球阀，同时设有工作 密封和检修密封的，称为 双侧密封结构的球阀。
3>装置特点
球阀虽然结构复杂，体笨重，造价较高， 但它承受的水 压高，关闭严密，启闭操作力矩小，而且由于球阀活门的 刚性比蝶阀好，在动水关闭时的振幅小，球阀在全开启状 态下，其水阻力近似为O .
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（一）蝴蝶阀
适用条件：适用于水头200米以下，转轮直径1.8米以上的电站。
1>装置结构
蝴蝶阀主要由圆筒形的阀体和可在其中绕轴转动的活
门以及阀轴、轴承、密封装置及操作机构等组成。阀门关
闭时，活门的囚周与圆筒形阀体接触，封闭水流的通路， 阑门开启时，水流绕活门两侧流过。
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2> 密封装置( 有两种〕
工作密封位于球阀的下 游侧，主要部件有密封坏 和密封盖，球阀开启前， 先自旁通阀向下游充水， 同时将密封盖内的压力水 由C孔排出，由于下游水压 力的逐渐升高，在弹, 以便 开启球阀活门；当球阀关 闭后，孔C关闭，压力水由 活门和密封盖的护圈之间 的间隙流入密封盖内腔， 随着下游水压的下降，密 封盖在上游水压的作用下 逐渐突出直至密封口压严 为止。