水轮机进水阀-液控球阀结构特点

文章编号:100225855(2008)022*******

新型水轮机进水球阀的结构和原理

彭世辉,叶勇

(上海电建阀门有限公司,上海201811)

摘要　介绍了一种新型水轮机进水球阀的结构特点、性能参数和工作原理。对阀门的液压接力器开启和重锤势能关闭、单阀座偏心密封和内压平衡阀门进出口端压差等结构进行了讨论和分析。

关键词　水轮机;进水球阀;液压传动;重锤式;阀座

中图分类号:TH134 文献标识码:A

The design and principle of a ne w type of inlet ball valves for w ater turbo

()

Abstract:The text introduces the structure features,characteristic parameters and workingprinciple of a new type of Inlet Ball Valves for Water Turbo,discussing and analysing ahydraulic relay to open the ball valve and a weightily hammer to close the ball valve,andthe structure of a single eccentric valve seat that can balance the pressure difference betweenthe inlet and outlet of the ball valve.

K ey w ords:water turbo;inlet ball valve;hydraulic drive;weightily hammer type;seat

1　概述

水轮机是水电站的重要机电设备之一。为了保证水轮机安全和可靠的运行,水轮机的入水口处均装设有进水球阀,用于发电机组检修或机组调节系统失灵时的断流保护。由于水轮机运行的特殊要求,通用系列球阀在水电站的运行中不能满足工况系统的使用要求,导致机组无法运行的现象也时有发生。为了确保水轮机组能平稳、可靠的运行,在消化吸收国外先进技术的基础上,采用全新的设计理念,研制开发出新型水轮机进水球阀。

2　主要参数

该系列阀门的主要参数:

压力(MPa):21942～91807

升压压力(MPa):31923～121258

公称直径(mm):DN400～2400

阀门开启时间(s):30～120

阀门关闭时间(s):30～120

接力器形式:直缸摇摆式

该系列产品的外形尺寸和具体技术参数,可根据发电机组不同的工况要求进行具体设计。3　工作原理

新型水轮机进水球阀(图1)采用液压驱动开启,依靠重锤势能实现关闭,其动作为开阀、锁定和关阀(开关型)。

(1)开阀　利用液控站和接力器举升油缸的作用力,通过摇臂、重锤和阀杆等零件,带动启闭件(球体)作90°旋转。与此同时,液控站和举升油缸的作用力也通过摇臂将重锤垂直提升,将重锤的重力转换为势能,为关阀作好动力准备。

(2)锁定　可分为手动机械锁定和自动机械锁定。手动机械锁定相对比较简单,在阀门开启到位后,直接把锁定销投入或拔出。同时,设有手动锁定投入或拨出信号指示装置。手动锁定装置可以承受液压接力器的最大操作压力,避免阀门误动作。自动机械锁定机构由传动油缸、机械锁定轴、电磁锁定轴和电磁铁等零件组成,具有机械电磁联合锁定功能。当阀门全开后,先由传动油缸的作用力驱动机械锁定轴投入到锁定位置进行初锁,再由电磁铁的电磁力驱动电磁锁定轴进行终锁,其锁定过程在一系列行程开关的作用下,完全自动进行。重锤

2008年第2期 阀 门

Shanghai Dianjian Valve.,Co Ltd , Shanghai, China

Peng Shi Hui,Ye Yong

的势能完全由机械锁定轴承受,机械锁定轴的退出

受到电磁锁定轴的约束,而电磁锁定轴的退出则受到电磁铁的电磁力控制。在电磁铁不失电的条件下,电磁锁定轴和机械锁定轴能够实现安全控制,即使重锤过重或阀门长时间开启,重锤(包括启闭件)也始终保持在原位置,确保阀门开启后始终处于全开状态(最小流阻状态),其间无需采取补油或补压等措施。

(3)关阀　自动机械锁定机构的关阀有3种情况,即人为关阀、水泵(或阀门)自身故障失电关阀和外线失电关阀。不管哪种情况关阀,只须让电磁铁失电即可按预定程序自动关闭,在电磁铁失电瞬间,电磁力即刻同步消失。电磁锁定轴一旦失去电磁力的作用则即刻开锁,机械锁定轴在失去电磁锁定轴的约束后也即刻开锁,此时重锤的势能立即将重锤、摇臂和阀轴等零件带动关闭件按照预先调

定的快关、缓冲和慢关程序作关闭运动,完成关阀动作循环。在阀门的关闭过程中,必须排除举升油缸下腔的油液,据此,采取控制并调节举升油缸排油速度的方法,能有效地对阀门的关闭速度进行控制。阀门的关闭过程分为快关、缓冲和慢关3个程序,其快关时间、慢关时间、快关角度及慢关角度都可以根据工况系统的需要进行调节,能有效的防止管道内发生水锤。

开阀前,可先打开内部平衡阀门前后压差机构,其信号可以传送到主控室。阀门在开启状态下,液控装置系统有自动保压和手动锁定双重保护,同时设有位置信号指示装置以及手动锁定投入或拨出信号指示装置。电气控制可根据用户需要实行普通控制或PLC 控制,实现泵阀联动,并可实现远程控制及与计算机联控。而且,一个液压站可以同时对多台进水球阀进行调控

。

11驱动机构　21阀杆　31球体支撑板　41自润滑轴衬　51轴套　61球体　71螺塞　81内压平衡压差结构　91球体密封圈

101上游连接法兰　111上游阀盖　12、20、211O 形圈　131阀体　141下游阀盖　151定位销　161下游连接法兰

171阀座外圈　181阀座内圈　191弹簧　221密封圈　231限位结构　241支撑脚

(a )外观　(b )内部　(c )密封副

图1　新型水轮机进水球阀

4　结构特性411　液压驱动控制

新型水轮机进水球阀采用了液压接力器开启、依靠重锤势能关闭的驱动操作结构,与国内通用进水球阀相比,是比较合理和经济的一种选择。目前国内通用进水球阀大部分采用的是气动或液动开启和关闭阀门,这种选择与进水球阀的密封结构是相互关联的。新型水轮机进水球阀采用阀杆卧式结构设计,单阀座偏心密封结构,阀门流道采用全通径形式,流阻系数小。其操作控制部分采用液压接力器及重锤式结构,与液控蝶阀控制部分的技术相类

似,属节能型产品。412　阀体

新型水轮机进水球阀的承压件全部采用锻造设计结构,其优点是材料具有紧密均质的纤维状结构,强度高,韧性好,安全可靠性高,表面质量好。阀门采用三片式,阀体、阀盖和(侧)法兰之间直接采用螺栓连接,O 形圈密封,结构简单、紧凑,结构长度短于标准规定的相同规格类型(例如:DN600PN50阀门结构长度设计为920mm ,而JB/T 9576规定的同规格型号长度为1034mm 。DN800PN50阀门结构长度设计为1220mm ,JB/

阀 门 2008年第2期