水轮机进水球阀介绍共40页

2013年度本科生毕业论文水轮机主阀（球阀）自动控制院－系：工学院专业：电气工程及其自动化年级：学生姓名：学号：导师及职称：2013年4月2013 Annual Graduation Thesis of the College UndergraduateHydraulic turbine main valve (ballvalve) controlDepartment:engineering instituteMajor:Electrical engineering and automationGrade:Student’s Name:Student No.:Tutor:April, 2013毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

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作者签名：指导教师签名：日期：日期：毕业论文（设计）答辩委员会(答辩小组)成员名单为了满足水电站机组运行与检修的需要，在水电站的引水系统和水轮机的过流系统中，不同位置应装设相应的闸门或阀门对水流加以控制，如进水口的工作闸门和检修闸门、尾水管出口的检修闸门和水轮机蜗壳前的阀门等。

通常将装设在水轮机蜗壳前的阀门称为主阀(又称进水阀)。

水轮机进水球阀是水轮发电机组的取水咽喉所在，对水轮发电机组在运行中的安全运行有着重要的意义。

【引用】水轮机筒阀简介(1)概述电站作为西北电网及北线"西电东送"工程中的骨干电站。

因此，其机组运行有如下特点:a)由于是电力系统的骨干电站，因此，要求机组能长期稳定运行。

水轮机的过渡部件应具有良好的抗磨蚀性能。

b)电站在系统中担任调峰、调频和事故备用。

因此，机组每天均有启动、停机工况，停机时间每天几小时到十几小时。

所以，机组启动、停机频繁，要求机组具有良好快捷的启动和停机性能。

c)水轮机运行水头高(192~220m)，是目前世界上700MW级大型机组中水头较高者之一。

d)由于输电距离长，输送容量大，初期运行网架薄弱，可靠性较低，要求水轮机具有可靠的防飞逸能力。

当水轮发电机组因事故甩负荷时，如果调速系统同时发生某种故障，不能关闭导水机构，机组将发生过速甚至达到飞逸转速，可能使机组转动部分产生不同程度的损坏，甚至造成严重后果。

为了防止机组损坏，在电站设计时需要设置防飞逸措施，通常采用在进水口设置快速闸门或在引水管道上设置进水阀。

但这些措施设备庞大，造价昂贵，尤其对于大型水电机组更为困难。

为此，必须寻求技术上可靠，经济上节省的新方法。

自七十年代以来，在加拿大、法国等一些大型水轮机上开始出现一种新型进水阀--筒型阀(或者叫圆筒阀、环形阀)，简称筒阀，它装设在固定导叶与活动导叶之间，全开时筒型阀体提升至顶盖与座环之间的腔内，不产生水头损失;占地小，重量轻，运行灵活。

(2)筒阀的结构与特点筒阀具有一薄而短的筒体，在关闭位置可以截断导水机构和座环之间的水流通道，在开启位置时，提升至座环和顶盖形成的空间内。

筒阀手动和自动电液控制系统引入机组的起动和停机程序中，在正常运行时，筒阀在导水机构关闭机组停机后再关闭;在开启时，筒阀在导水机构打开前开启。

水电站采用筒型阀，对中高水头水电站单管单机的大容量机组，优越性尤为突出。

其主要表现为:a)机组停机时，筒阀具有良好的密封性能，有效地减少了因导叶漏水引起的能量损失和水轮机导水机构的气蚀磨损，这对于高水头或多泥沙河流电站或担任调峰及事故备用的机组或电站尤为有利。

液动水轮机进水球阀结构与技术参数一、概述液动水轮机是利用水压将机械能转换成电能的一种设备，而进水球阀作为液动水轮机中的重要部分，控制液体的进出，是保证液动水轮机正常运行的重要装置。

本文将对液动水轮机进水球阀的结构与技术参数进行简要介绍。

二、结构液动水轮机进水球阀是一种纯液压控制的球阀，其主要由阀门本体、导向件、弹簧、密封元件和支撑板等部分组成。

1.阀门本体：阀门本体是由球体和球座组成，球体与球座之间设置密封元件，可以实现液体的完全封闭。

2.导向件：导向件主要起到导向作用，使阀门在工作过程中保持在一定的轨迹上运动。

3.弹簧：阀门本体与导向件之间设置弹簧，可以恢复阀门到关闭状态。

4.密封元件：密封元件主要是用来保证液体的密封性，防止液体泄漏。

5.支撑板：支撑板支撑着整个阀门本体，使其保持在正确的位置上。

三、技术参数技术参数是评估液动水轮机进水球阀性能的重要指标，常见的技术参数如下：1.阀门直径：阀门直径一般是由液动水轮机设计流量和进口压力来决定的，直径越大，通流能力越大。

2.工作压力：工作压力是指液动水轮机进水球阀工作时的液体压力，通常要考虑到最大工作压力和最小工作压力。

3.最大承受压力：最大承受压力是指液动水轮机进水球阀可以承受的最大压力，一般要考虑到液动水轮机运行时的压力冲击以及其他意外情况。

4.流量系数：流量系数是指通过球阀的液体流量与进口流量之比，也称为流量压降指数，是评估球阀流量性能重要的指标。

5.温度范围：液动水轮机进水球阀在使用过程中要考虑到液体的温度，最大温度是球阀可以承受的最高温度，最低温度是球阀可以承受的最低温度。

四、结语本文简要介绍了液动水轮机进水球阀的结构和常见的技术参数，并且指出了这些参数在评估其性能方面的重要性。

液动水轮机进水球阀是液动水轮机中非常重要的组成部分，如何合理的应用液动水轮机进水球阀，可以保证液动水轮机正常工作，提高发电效率。

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:AThe 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;seat1　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。

HBQ747F-64C-1000 水轮机进水球阀使用说明书武汉大禹阀门制造有限公司一、用途及主要性能规范：1、本球阀用于水轮机进口管道处，起截断水流的作用,达到保护水轮机和消除水锤破坏的作用。

2、性能规范：3、开关时间：活门开关时间可按用户要求整定，其调整范围和出厂整定时间如下表：4、主要零件材料：二、阀门结构及工作原理：1本球阀系统主要由球阀本体、伸缩节、上游短管，接力器、锁定装置、液压旁通针形阀、手动检修球阀、旁通管路、空气阀、油压装置及球阀现地控制柜等组成。

阀门本体主要由阀体，活门，工作密封环，检修密封环，阀轴密封等组成。

其外形连接尺寸、球阀主要零件材料见附图。

2 阀门设有工作密封环和检修密封环。

工作密封环是靠油压推动，为液压站自动进行，当工作密封环向右移动（阀门左边为上游进水端）时为松开，向左移动是压紧密封。

检修环是靠上游压水推动，为人工打开和关闭相应阀门进行操作，向左移动时为松开，向右移动是压紧密封。

注意工作环和检修环没松开不能开关阀门，以免损伤阀门密封面。

三、阀门安装1、安装前应仔细阅读球阀总体布置图，核对使用情况是否与本球阀性能相符合，检查密封副，将活门密封面，阀门内部，油缸活塞杆清洗干净，涂一层薄润滑油。

并将活塞杆用油纸包好，防止碰伤。

2、安装时，先装球阀本体(注意安装方向)，锁好法兰螺栓及地脚螺栓后，3安装时要注意伸缩节与伸缩法兰周围间隙要均匀，伸缩节安装后长度只能比图纸标明的长度长20MM，伸缩节填料压盖应有收紧的间隙。

4 进行管道强度试验时阀门应处于开启状态。

四液压系统说明1 安装：（参照液压站外形图，电气接线图。

电气原理图进行）1）、接好油管。

液压站下部油口接关阀，锁定投入和密封环投入。

上部油口接接开阀，锁定松开和密封环松开。

2）、按电气说明，安装好行程开关，接好电线；3）检查所有接头螺栓是否拧紧，油管是否联接正确，核对所有接线是否正确，行程开关位置及接线是否正确。

4）向油箱灌足液压油(到液位计中部刻线以上)，液压油采用46号液压油。

液动水轮机进水球阀结构与技术参数液动水轮机进水球阀主要由阀前短管（凑合节）、主阀、伸缩节、液动接力器及旁通管路、空气阀、排水阀等组成。

整套系统还可包括油压装置、集油箱、控制柜等控制设备及元件。

主阀为对称三体结构固定球阀，卧式安装，结构简单，装拆方便。

中体与左右体螺栓连接，球形阀芯（球体）靠上下阀杆支撑定位。

上下阀杆采用金属基自润滑轴承安装在中体内.液动水轮机进水球阀为硬密封球阀，采用双密封环的双活塞止水环结构，分上游检修密封和下游工作密封。

在球形阀芯的上下游密封位置均采用不锈钢密封环，密封环为整圈结构。

通过液压系统推动活塞止水环与其压紧，实现密封。

正常关闭球阀时，下游工作密封关闭，顺利止水。

而在检修或更换下游工作密封时，上游检修密封关闭，并由机械锁定装置锁定。

上下游活塞止水环设置有位置信号指示装置，用以指示止水环的全开、全关位置。

水轮机进水球阀设有旁通管路，可在主阀启闭时平衡上下游压力。

在旁通管路上设有液动旁通球阀和检修用闸阀。

三精球阀操作机构为液压操作机构（直缸接力器），直缸接力器为活塞—拨叉机构，由箱体固定在阀体上。

采用封闭式箱体，避免了摇摆式接力器在开关过程中的开式传动，更加安全可靠，同时，阀门的开关定位调整也更加准确方便。

设置有节流止回阀、机械锁定装置、主阀位置信号指示装置以及机械锁锭投入或拨出信号指示装置。

节流止回阀能避免液动球阀动水关闭时产生振动，并且能设定或调节阀门开关时间；机械锁定装置能抵挡接力器的操作压力，避免阀门误动作。

液动水轮机进水球阀上游通过阀前短管与进水管道焊接，阀前短管可按要求预留割配余量，下游通过伸缩节与水轮机蜗壳连接，以便于安装和检修液动球阀，伸缩节调整范围为0~200mm。

液动球阀设有以下信号装置：球阀开启和关闭的位置信号装置；旁通阀开启和关闭的位置信号装置；活塞止水环全开和全关的位置信号装置；接力器锁锭开、关投入和拨出的位置信号装置；球阀充水的压力信号装置。

这些传感器提供信号，并与控制柜和中央控制室连接，实现阀门的就地操作和中央控制。

、进水阀定义
安装在水轮机蜗壳渐变段
前（蜗壳进口）的压力钢
管上的阀门称为水轮机进
水阀，又称主阀。

水轮机进水阀
选用卧式蝶阀。

立式蝶阀卧式蝶阀
菱形
平斜形
圆弧或抛物线构成，
围带与活门构成的空气围带式圆周密封。

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。

阀体球形活门
全开状态
全关状态
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
典型的机械液压系统图
4、开启蝶阀
蝶阀开启信号
开启继电器励磁
YDF下移PTF上移开启阀后压升4YX动DKF动围带排气围带6YX动压油进
YDF上腔压油下腔排油
5、关闭蝶阀
蝶阀关闭信号
关闭继电器励磁
YDF下移
压油进
PTF开启
1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 1.4.6
6-5 梭式止回阀结构原理图
6-7 球阀结构原理图
格低廉、维护方便、全开时水力损失最小等优点。

闸阀的缺点是在动水关闭时操作力大，而且振动强烈，密封面易磨损和脱示。

英布鲁电站采用弹性座封闸阀。

第一章水轮机进水阀及常用阀门•一、进水阀的作用•1. 岔管引水时构成检修机组的安全工作条件。

2.停机时减少机组漏水量和缩短重启动时间。

（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.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。

水轮机进水阀的型式•1. 蝴蝶阀适用于水头200米以下的电站。

•2. 球阀适用于水头在200米以上，压力引水管直径小于2m的水电站。

•3. 闸阀适用于水头400米以下，压力引水管直径小于1m卧式机组的小水电站。

•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。

旁通管的作用：由于进水阀应能在动水中关闭，不允许在动水情况下开启，所以在主阀体上安装旁通管，可以在进水阀开启前，先开旁通阀，经旁通管对阀后充水，当两侧平压后，再在静水中开启进水阀。

空气阀的作用：当进水阀紧急关闭时，由它来补给空气，防止阀后产生真空破坏管道；而在进水阀开启充水平压过程中，则又由它来排出空气。

1.3 水轮机进水阀的操作方式及其操作系统•一、进水阀的操作方式：•1. 液压操作。

油压装置：30%—40%的油+压缩空气合用。

（主阀易进水，要分别设置）•2.电动操作。

用于小型机组，H低，D小，仅作检修用。

•3.手动操作。

（对不要求远方操作的小型进水阀）•液压操作包括水压和油压操作,水头高于120米时可用水压操作，但对水质要求较高，一般不用。

通常用油压操作。

油压操作要求用接力器操作。

接力器有以下几种型式：•油压操作要求用接力器操作。