王 躍（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局恰甫其海水電廠，新疆鞏留　835400）

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進(jìn)水液動(dòng)蝶閥在恰甫其海水電站的應(yīng)用分析

王 躍
（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局恰甫其海水電廠，新疆鞏留835400）

【摘 要】本文介紹了恰甫海水電站目前使用的水輪機(jī)進(jìn)水雙密封液動(dòng)蝶閥的性能特點(diǎn)、工作原理及一般故障處理方法，并對(duì)其進(jìn)行靜水啟閉實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明該液動(dòng)蝶閥在水電站進(jìn)水系統(tǒng)中技術(shù)優(yōu)越，值得推廣借鑒。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機(jī)；液動(dòng)蝶閥；密封

恰甫其海水電站是恰甫其海水利樞紐工程的重要組成部分，地處伊犁州鞏留縣境內(nèi)的特克斯河恰甫其海河谷，距鞏留縣城41km，電站總裝機(jī)4×80MW，年發(fā)電量11.5億kW·h，采用發(fā)電機(jī)—變壓器單元接線方式，分別有一座220kV的升壓站和一座110kV的升壓站，兩座升壓站均采用SF6氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備，220kV出線2回，分別是恰特線（恰甫其?！乜怂股娇谒娬荆┖颓∏啖蚓€（恰甫其?！嗄曜冸娬荆?；110kV出線2回，分別是恰河Ⅰ線（恰甫其?！娇诤哟ㄗ冸娬荆┖颓『英蚓€。該水電站是新疆電網(wǎng)中調(diào)峰、調(diào)頻的主力發(fā)電廠和黑啟動(dòng)電源點(diǎn)。水電站壓力鋼管取水采用一管兩機(jī)結(jié)構(gòu)，即一根壓力鋼管供2臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，進(jìn)水蝶閥采用PDF92-WY-500型液動(dòng)蝶閥。

1 進(jìn)水閥的組成

恰甫其海水電站進(jìn)水閥包括液動(dòng)蝶閥、進(jìn)水管伸縮器、高速進(jìn)排氣閥、旁通閥、旁通閥前后手閥、水系統(tǒng)等附件，是水電廠站管線系統(tǒng)中截?cái)嗷蚪油ń橘|(zhì)的理想設(shè)備［1］。進(jìn)水閥技術(shù)參數(shù)見表1。

表1　進(jìn)水液動(dòng)蝶閥技術(shù)參數(shù)

2 液動(dòng)蝶閥的應(yīng)用

2.1 液動(dòng)蝶閥的特點(diǎn)

a.工作密封采用預(yù)壓可調(diào)密封結(jié)構(gòu)，密封副為T型硬橡膠不銹鋼密封，密封嚴(yán)密可靠，可在不拆卸閥體的情況下檢修或更換密封圈。

b.檢修密封采用可移動(dòng)自密封結(jié)構(gòu)型式，密封副為金屬硬密封，經(jīng)專門工藝處理，有較高的硬度和耐磨性。當(dāng)檢修密封投入時(shí)，活門上L型密封圈在水壓作用下向外膨脹，能得到可靠的密封比壓。當(dāng)活門旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)密封環(huán)先行脫離，使兩密封面無旋轉(zhuǎn)摩擦，開啟力矩小，使用壽命長(zhǎng)［2］。

c.蝶板采用雙偏心、雙平板過流型式，兩塊承力平板邊緣設(shè)有兩道密封，中間肋板呈對(duì)稱分布。所有過流截面的邊緣在機(jī)床上加工成過流斜面，其對(duì)閥門后水流穩(wěn)定性引起的干擾作用很小，不僅具有良好的水力特性，流阻系數(shù)小，而且關(guān)閥時(shí)具有閥門偏心勢(shì)能及蓄能罐的壓力勢(shì)能，使閥門始終具有足夠的保險(xiǎn)系數(shù)，在任何需要關(guān)閥的情況下都能夠安全可靠地關(guān)閉。

d.閥軸密封采用抗雙重補(bǔ)償性運(yùn)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，既能有效地防止泥沙進(jìn)入軸承內(nèi)，又使得密封更嚴(yán)密、更可靠，同時(shí)便于調(diào)整、拆卸和更換，完全可滿足一個(gè)大修期不更換、不外漏的要求。

e.設(shè)計(jì)時(shí)采用計(jì)算機(jī)三維模擬技術(shù)和有限元分析方法，對(duì)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。外形美觀，結(jié)構(gòu)緊湊合理，既降低了材耗，又保證了強(qiáng)度和剛度的要求。

f.高度集成化的液壓系統(tǒng)采用隔離式蓄能罐儲(chǔ)存能量和多重防護(hù)結(jié)構(gòu)，體積小，保壓時(shí)間長(zhǎng)，能量損失小，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠，滿足自動(dòng)化要求。

g.自動(dòng)控制系統(tǒng)以PLC（可編程控制器）為核心，采用工業(yè)人機(jī)界面（觸摸屏）進(jìn)行操作及顯示。進(jìn)水閥可就地操作、自動(dòng)控制、遠(yuǎn)控，還可提供遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)診斷、咨詢等服務(wù)［3］。利用遠(yuǎn)距離通信接口，通過公用電話線路與遠(yuǎn)程上位機(jī)進(jìn)行信號(hào)傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控或管理，滿足現(xiàn)代化水電站“無人值班，少人值守”的要求。

2.2 液動(dòng)蝶閥的作用

水輪機(jī)進(jìn)水液動(dòng)蝶閥安裝在蝸殼進(jìn)口漸變段前的壓力鋼管上，其主要作用如下：

a.機(jī)組檢修時(shí)，用于截?cái)嗨?，便于放空蝸殼存水?/p>

b.機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間停用時(shí)，關(guān)閉主閥，截?cái)嗌嫌蝸硭詼p少導(dǎo)葉漏水。

c.調(diào)速器或?qū)~發(fā)生故障時(shí)，用于緊急切斷水流，防止機(jī)組飛逸，避免事故擴(kuò)大。

d.一根輸水總管同時(shí)給幾臺(tái)機(jī)組供水的引水式水電站，在分叉管末端裝設(shè)閥門，以便一臺(tái)機(jī)組檢修時(shí)不影響其他機(jī)組正常發(fā)電。

3 進(jìn)水閥系統(tǒng)的檢修

3.1 密封檢修

液動(dòng)蝶閥檢修密封工作時(shí)，所用壓力水是由一臺(tái)高壓柱塞泵和水系統(tǒng)控制柜提供的，所用水源必須為清潔水源或經(jīng)過濾處理后水質(zhì)良好的水源。當(dāng)進(jìn)水閥門需要檢修時(shí)，閥門必須處于關(guān)閉狀態(tài)［4］。打開截止閥3.9（見下圖），對(duì)照該閥門所配水系統(tǒng)控制柜的動(dòng)作（見表2），打開需要檢修密封投入的相應(yīng)截止閥，然后起動(dòng)高壓柱塞泵2（四臺(tái)控制柜配一臺(tái)高壓柱塞泵），壓力水進(jìn)入閥門檢修密封活塞的上游腔，推動(dòng)閥體檢修密封圈向活門運(yùn)動(dòng)，兩密封面接觸，控制系統(tǒng)發(fā)出檢修密封副投入信號(hào)，此時(shí)即可進(jìn)行檢修。檢修完成后，檢修密封需要解除時(shí)，先向檢修密封副和工作密封副之間的空腔充水平壓，平壓后對(duì)照該閥門所配水系統(tǒng)控制柜的動(dòng)作，打開需要檢修密封解除的相應(yīng)截止閥，然后起動(dòng)高壓柱塞泵2，壓力水進(jìn)入閥門檢修密封活塞的下游腔，推動(dòng)閥體檢修密封圈向上游側(cè)運(yùn)動(dòng)，閥體檢修密封圈與活門密封圈脫離，當(dāng)檢修密封副完全解除后，控制系統(tǒng)發(fā)出檢修密封副解除信號(hào)，此時(shí)閥門可正常啟閉。

檢修密封水系統(tǒng)原理圖

表2　檢修動(dòng)作

3.2 一般故障及排除方法

一般故障及排除方法見表3。

表3　液動(dòng)蝶閥一般故障及排除方法

4 進(jìn)水液動(dòng)蝶閥工作原理

4.1 旁通管伸縮器

伸縮器由伸縮座、密封圈、壓蓋、伸縮管等組成。在一定的范圍內(nèi)可軸向伸縮，伸縮管的伸縮可得到最大或最小的結(jié)構(gòu)尺寸，同時(shí)也能在一定的范圍內(nèi)克服因管道安裝不同軸而產(chǎn)生的偏移，使閥門的安裝、維修、更換更加方便。

4.2 液動(dòng)金屬硬密封蝶閥、蝸輪傳動(dòng)蝶閥

該蝶閥具有整體尺寸小、重量輕、啟閉迅速、操作輕便省力、流阻小、節(jié)省能源、壽命長(zhǎng)、易調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。

a.液動(dòng)金屬硬密封蝶閥。啟動(dòng)液壓傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)閥軸在90°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使蝶板處于關(guān)閉或開啟狀態(tài)，達(dá)到截?cái)嗷蜻B通介質(zhì)的目的。傳動(dòng)裝置上的曲柄順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，蝶板向關(guān)閉方向運(yùn)動(dòng)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，蝶板向開啟方向運(yùn)動(dòng)。液動(dòng)金屬硬密封蝶閥的傳動(dòng)裝置上備有限位裝置，通過調(diào)節(jié)箱體上的限位螺栓，能使蝶板處于準(zhǔn)確的開、關(guān)位置。

b.蝸輪傳動(dòng)蝶閥。旋轉(zhuǎn)蝸輪傳動(dòng)裝置上的手輪，通過蝸輪箱內(nèi)的蝸輪、蝸桿減速，帶動(dòng)閥軸在90°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使蝶板處于關(guān)閉或開啟狀態(tài)，達(dá)到截?cái)嗷蜻B通介質(zhì)的目的。蝶閥具有調(diào)整蝶板位置的裝置，通過調(diào)節(jié)蝸輪箱體上的限位螺栓，能使蝶板處于準(zhǔn)確的開、關(guān)位置。蝶閥的密封性能也可進(jìn)行調(diào)整，在長(zhǎng)期使用過程中，因密封零件磨損而產(chǎn)生的泄漏，只需在泄漏部位擰緊調(diào)節(jié)螺釘即可。若磨損嚴(yán)重或橡膠老化，可更換蝶板密封圈，其調(diào)整和更換極為方便。如果密封面接觸太緊，在不影響密封性能的前提下，均勻擰松調(diào)節(jié)螺釘，可以減小操作力矩。

4.3 雙孔口高速進(jìn)排氣閥

雙孔口高速進(jìn)排氣閥將雙排氣閥合為一體，用于輸水管道中自動(dòng)進(jìn)排氣。該閥體積小、重量輕，具有兩個(gè)復(fù)合式排氣閥的功能。排氣能力比普通雙孔口排氣閥大2倍以上。進(jìn)氣閥主要由閥體、閥蓋、球碗、浮球、氣嘴等部分組成。管內(nèi)充水初期大量空氣經(jīng)球碗窗口的大孔口排出，隨著水位的升高浮球頂著球罩向上浮，閥門從而自動(dòng)密封；當(dāng)管內(nèi)出現(xiàn)少量空氣形成氣泡使閥內(nèi)水位下降時(shí)，浮球下落，空氣則從球罩上的小孔口排出；當(dāng)管內(nèi)無壓力或出現(xiàn)負(fù)壓時(shí)，球罩、浮球下落，空氣經(jīng)大孔口快速進(jìn)入。

5　A級(jí)檢修試驗(yàn)

恰甫其海水電站進(jìn)水液動(dòng)蝶閥工作壓力為16～19MPa，油泵啟動(dòng)壓力為16MPa，油泵停泵壓力為19MPa；在機(jī)組A級(jí)檢修期間，現(xiàn)地對(duì)進(jìn)水口液動(dòng)蝶閥控制柜進(jìn)行靜水啟閉試驗(yàn)，在關(guān)閉2臺(tái)油泵電機(jī)電源情況下，進(jìn)行靜水中開關(guān)閥操作，操作起始?jí)毫?7.6MPa，關(guān)閥到位壓力為12.1MPa，關(guān)閥至開閥到位壓力為8.8 MPa，滿足進(jìn)水液動(dòng)蝶閥在失去電源情況下機(jī)組發(fā)生過速需緊急關(guān)閉水輪機(jī)進(jìn)水液動(dòng)蝶閥的要求，以截?cái)嗨鞣乐箼C(jī)組發(fā)生更大事故。進(jìn)水口蝶閥靜水啟閉試驗(yàn)動(dòng)作時(shí)間（見表4）。

表4　靜水啟閉試驗(yàn)記錄動(dòng)作時(shí)間

6 結(jié) 語

綜上所述，恰甫其海水電站的水輪機(jī)雙密封進(jìn)水液動(dòng)蝶閥主密封預(yù)壓可調(diào)，無泄漏；檢修密封移動(dòng)準(zhǔn)確，自密封嚴(yán)密可靠；高度集成化的液壓系統(tǒng)具有多重防護(hù)結(jié)構(gòu)，體積小，保壓時(shí)間長(zhǎng)，能量損耗小，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠。說明該液動(dòng)閥可以滿足一閥代替兩閥的功能，并完全滿足“無人值班、少人值守”的現(xiàn)代化水電站要求［5］。

參考文獻(xiàn)

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Analysis on applying water inlet hydraulic butterfly valve in Qiafuqihai Hydropower Station

WANG Yue
（Xinjiang Yili River Basin Development and Construction Administration Qiafuqihai Hydropower Station，Gongliu 835400，China）

Abstract：In the paper，the performance features，working principle and general fault handling methods of water turbine inlet hydraulic butterfly valve used in Qiafuqihai Hydropower Station currently are introduced.Hydrostatic open/close test is implemented.The results show that the hydraulic butterfly valve has advanced technology in hydropower station water inlet system，which is worth promoting.

Key words：hydraulic power generator；hydraulic butterfly valve；sealing

DOI：10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.03.012

中圖分類號(hào)：TV732.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1673-8241（2016）03-0049-04