作 者： 彭建宏 謝建聰 陳曉麗
摘 要： 先容了一種新型水輪機進水球閥的結(jié)構(gòu)特點、性能參數(shù)和工作原理。對閥門的液壓接力器開啟和重錘勢能封閉、單閥座偏心密封和內(nèi)壓平衡閥門進出口端壓差等結(jié)構(gòu)進行了討論和分析。

1 概述

　 水輪機是水電站的重要機電設備之一。為了保證水輪機安全和可靠的運行，水輪機的進水口處均裝設有進水球閥，用于發(fā)電機組檢驗或機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈時的斷流保護。由于水輪機運行的特別請求，通用系列球閥在水電站的運行中不能滿足工況系統(tǒng)的應用請求，導致機組無法運行的現(xiàn)象也時有產(chǎn)生。為了確保水輪機組能安穩(wěn)、可靠的運行，在消化接收國外先進技巧的基礎上，采用全新的設計理念，研制開發(fā)出新型水輪機進水球閥。

2 重要參數(shù)

該系列閥門的重要參數(shù)：

壓力（MPa）：2.942～9.807

升壓壓力（MPa）：3.923～12.258

公稱直徑（mm）：DN400～2400

閥門開啟時間（s）：30～120

閥門封閉時間（s）：30～120

接力器情勢：直缸搖擺式

該系列產(chǎn)品的外形尺寸和具體技巧參數(shù)，可根據(jù)發(fā)電機組不同的工況請求進行具體設計。

3 工作原理

　　 新型水輪機進水球閥（圖1）采用液壓驅(qū)動開啟，依附重錘勢能實現(xiàn)封閉，其動作為開閥、鎖定和關(guān)閥（開關(guān)型）。

（1）開閥利用液控站和接力器舉升油缸的作用力，通過搖臂、重錘和閥桿等零件，帶動啟閉件（球體）作90°旋轉(zhuǎn)。與此同時，液控站和舉升油缸的作用力也通過搖臂將重錘垂直晉升，將重錘的重力轉(zhuǎn)換為勢能，為關(guān)閥作好動力準備。

（2）鎖定可分為手動機械鎖定和主動機械鎖定。手動機械鎖定相對照較簡略，在閥門開啟到位后，直接把鎖定銷投進或拔出。同時，設有手動鎖定投進或撥出信號唆使裝置。手動鎖定裝置可以蒙受液壓接力器的最大把持壓力，避免閥門誤動作。主動機械鎖定機構(gòu)由傳動油缸、機械鎖定軸、電磁鎖定軸和電磁鐵等零件組成，具有機械電磁聯(lián)合鎖定功效。當閥門全開后，先由傳動油缸的作用力驅(qū)動機械鎖定軸投進到鎖定地位進行初鎖，再由電磁鐵的電磁力驅(qū)動電磁鎖定軸進行終鎖，其鎖定過程在一系列行程開關(guān)的作用下，完整主動進行。重錘的勢能完整由機械鎖定軸蒙受，機械鎖定軸的退出受到電磁鎖定軸的束縛，而電磁鎖定軸的退出則受到電磁鐵的電磁力把持。在電磁鐵不失電的條件下，電磁鎖定軸和機械鎖定軸能夠?qū)崿F(xiàn)安全把持，即使重錘過重或閥門長時間開啟，重錘（包含啟閉件）也始終保持在原地位，確保閥門開啟后始終處于全開狀態(tài)（最小流阻狀態(tài)），其間無需采用補油或補壓等措施。

（3）關(guān)閥主動機械鎖定機構(gòu)的關(guān)閥有3種情況，即人為關(guān)閥、水泵（或閥門）自身故障失電關(guān)閥和外線失電關(guān)閥。不管哪種情況關(guān)閥，只須讓電磁鐵失電即可按預定程序主動封閉，在電磁鐵失電瞬間，電磁力即刻同步消散。電磁鎖定軸一旦失往電磁力的作用則即刻開鎖，機械鎖定軸在失往電磁鎖定軸的束縛后也即刻開鎖，此時重錘的勢能立即將重錘、搖臂和閥軸等零件帶動封閉件按照預先調(diào)定的快關(guān)、緩沖和慢關(guān)程序作封閉運動，完成關(guān)閥動作循環(huán)。在閥門的封閉過程中，必需消除舉升油缸下腔的油液，據(jù)此，采用把持并調(diào)節(jié)舉升油缸排油速度的方法，能有效地對閥門的封閉速度進行把持。閥門的封閉過程分為快關(guān)、緩沖和慢關(guān)3個程序，其快關(guān)時間、慢關(guān)時間、快關(guān)角度及慢關(guān)角度都可以根據(jù)工況系統(tǒng)的需要進行調(diào)節(jié)，能有效的防止管道內(nèi)產(chǎn)生水錘。

　 開閥前，可先打開內(nèi)部平衡閥門前后壓差機構(gòu)，其信號可以傳送到主控室。閥門在開啟狀態(tài)下，液控裝置系統(tǒng)有主動保壓和手動鎖定雙重保護，同時設有地位信號唆使裝置以及手動鎖定投進或撥出信號唆使裝置。電氣把持可根據(jù)用戶需要履行普通把持或PLC把持，實現(xiàn)泵閥聯(lián)動，并可實現(xiàn)遠程把持及與盤算機聯(lián)控。而且，一個液壓站可以同時對多臺進水球閥進行調(diào)控。

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