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    发布日期:2016-10-11


    进水液动蝶阀在恰甫其海水电站的应用分析

    摘 要:本文介绍了恰甫海水电站目前使用的水轮机进水双密封液动蝶阀的性能特点、工作原理及一般故障处理方法,并对其进行静水启闭实验。结果表明该液动蝶阀在水电站进水系统中技术优越,值得推广借鉴。

    关键字:进口电动蝶阀


    恰甫其海水电站是恰甫其海水利枢纽工程的重要组成部分,地处伊犁州巩留县境内的特克斯河恰甫其海河谷,距巩留县城41km,电站总装机4×80MW,年发电量11.5亿kW·h,采用发电机—变压器单元接线方式,分别有一座220kV的升压站和一座110kV的升压站,两座升压站均采用SF6气体绝缘金属封闭开关设备,220kV出线2回,分别是恰特线(恰甫其海—特克斯山口水电站)和恰青Ⅱ线(恰甫其海—青年变电站);110kV出线2回,分别是恰河Ⅰ线(恰甫其海—山口河川变电站)和恰河Ⅱ线。该水电站是新疆电网中调峰、调频的主力发电厂和黑启动电源点。水电站压力钢管取水采用一管两机结构,即一根压力钢管供2台水轮发电机组,进水蝶阀采用PDF92-WY-500型液动蝶阀。

    1 进水阀的组成

    恰甫其海水电站进水阀包括液动蝶阀、进水管伸缩器、高速进排气阀、旁通阀、旁通阀前后手阀、水系统等附件,是水电厂站管线系统中截断或接通介质的理想设备。进水阀技术参数见表1。

    表1 进水液动蝶阀技术参数

    2 液动蝶阀的应用

    2.1 液动蝶阀的特点

    a.工作密封采用预压可调密封结构,密封副为T型硬橡胶不锈钢密封,密封严密可靠,可在不拆卸阀体的情况下检修或更换密封圈。

    b.检修密封采用可移动自密封结构型式,密封副为金属硬密封,经专门工艺处理,有较高的硬度和耐磨性。当检修密封投入时,活门上L型密封圈在水压作用下向外膨胀,能得到可靠的密封比压。当活门旋转时,动密封环先行脱离,使两密封面无旋转摩擦,开启力矩小,使用寿命长。

    c.蝶板采用双偏心、双平板过流型式,两块承力平板边缘设有两道密封,中间肋板呈对称分布。所有过流截面的边缘在机床上加工成过流斜面,其对阀门后水流稳定性引起的干扰作用很小,不仅具有良好的水力特性,流阻系数小,而且关阀时具有阀门偏心势能及蓄能罐的压力势能,使阀门始终具有足够的保险系数,在任何需要关阀的情况下都能够安全可靠地关闭。

    d.阀轴密封采用抗双重补偿性运动密封结构,既能有效地防止泥沙进入轴承内,又使得密封更严密、更可靠,同时便于调整、拆卸和更换,完全可满足一个大修期不更换、不外漏的要求。

    e.设计时采用计算机三维模拟技术和有限元分析方法,对总体结构进行优化设计。外形美观,结构紧凑合理,既降低了材耗,又保证了强度和刚度的要求。

    f.高度集成化的液压系统采用隔离式蓄能罐储存能量和多重防护结构,体积小,保压时间长,能量损失小,系统运行平稳,安全可靠,满足自动化要求。g.自动控制系统以PLC(可编程控制器)为核心,采用工业人机界面(触摸屏)进行操作及显示。进水阀可就地操作、自动控制、远控,还可提供远程计算机诊断、咨询等服务。利用远距离通信接口,通过公用电话线路与远程上位机进行信号传输,实现远程监控或管理,满足现代化水电站“无人值班,少人值守”的要求。

    2.2 液动蝶阀的作用

    水轮机进水液动蝶阀安装在蜗壳进口渐变段前的压力钢管上,其主要作用如下:

    a.机组检修时,用于截断水流,便于放空蜗壳存水。

    b.机组长时间停用时,关闭主阀,截断上游来水以减少导叶漏水。

    c.调速器或导叶发生故障时,用于紧急切断水流,防止机组飞逸,避免事故扩大。

    d.一根输水总管同时给几台机组供水的引水式水电站,在分叉管末端装设阀门,以便一台机组检修时不影响其他机组正常发电。

    3 进水阀系统的检修

    3.1 密封检修

    液动蝶阀检修密封工作时,所用压力水是由一台高压柱塞泵和水系统控制柜提供的,所用水源必须为清洁水源或经过滤处理后水质良好的水源。当进水阀门需要检修时,阀门必须处于关闭状态。打开截止阀3.9(见下图),对照该阀门所配水系统控制柜的动作(见表2),打开需要检修密封投入的相应截止阀,然后起动高压柱塞泵2(四台控制柜配一台高压柱塞泵),压力水进入阀门检修密封活塞的上游腔,推动阀体检修密封圈向活门运动,两密封面接触,控制系统发出检修密封副投入信号,此时即可进行检修。检修完成后,检修密封需要解除时,先向检修密封副和工作密封副之间的空腔充水平压,平压后对照该阀门所配水系统控制柜的动作,打开需要检修密封解除的相应截止阀,然后起动高压柱塞泵2,压力水进入阀门检修密封活塞的下游腔,推动阀体检修密封圈向上游侧运动,阀体检修密封圈与活门密封圈脱离,当检修密封副完全解除后,控制系统发出检修密封副解除信号,此时阀门可正常启闭。

    检修密封水系统原理图

    表2 检修动作

    注 +表示截止阀打开,空白表示截止阀关闭。

    3.2 一般故障及排除方法

    一般故障及排除方法见表3。

    表3 液动蝶阀一般故障及排除方法

    4 进水液动蝶阀工作原理

    4.1 旁通管伸缩器

    伸缩器由伸缩座、密封圈、压盖、伸缩管等组成。在一定的范围内可轴向伸缩,伸缩管的伸缩可得到最大或最小的结构尺寸,同时也能在一定的范围内克服因管道安装不同轴而产生的偏移,使阀门的安装、维修、更换更加方便。

    4.2 液动金属硬密封蝶阀、蜗轮传动蝶阀

    该蝶阀具有整体尺寸小、重量轻、启闭迅速、操作轻便省力、流阻小、节省能源、寿命长、易调整等优点。

    a.液动金属硬密封蝶阀。启动液压传动装置,带动阀轴在90°范围内旋转,使蝶板处于关闭或开启状态,达到截断或连通介质的目的。传动装置上的曲柄顺时针旋转时,蝶板向关闭方向运动,逆时针旋转时,蝶板向开启方向运动。液动金属硬密封蝶阀的传动装置上备有限位装置,通过调节箱体上的限位螺栓,能使蝶板处于准确的开、关位置。

    b.蜗轮传动蝶阀。旋转蜗轮传动装置上的手轮,通过蜗轮箱内的蜗轮、蜗杆减速,带动阀轴在90°范围内旋转,使蝶板处于关闭或开启状态,达到截断或连通介质的目的。蝶阀具有调整蝶板位置的装置,通过调节蜗轮箱体上的限位螺栓,能使蝶板处于准确的开、关位置。蝶阀的密封性能也可进行调整,在长期使用过程中,因密封零件磨损而产生的泄漏,只需在泄漏部位拧紧调节螺钉即可。若磨损严重或橡胶老化,可更换蝶板密封圈,其调整和更换极为方便。如果密封面接触太紧,在不影响密封性能的前提下,均匀拧松调节螺钉,可以减小操作力矩。

    4.3 双孔口高速进排气阀

    双孔口高速进排气阀将双排气阀合为一体,用于输水管道中自动进排气。该阀体积小、重量轻,具有两个复合式排气阀的功能。排气能力比普通双孔口排气阀大2倍以上。进气阀主要由阀体、阀盖、球碗、浮球、气嘴等部分组成。管内充水初期大量空气经球碗窗口的大孔口排出,随着水位的升高浮球顶着球罩向上浮,阀门从而自动密封;当管内出现少量空气形成气泡使阀内水位下降时,浮球下落,空气则从球罩上的小孔口排出;当管内无压力或出现负压时,球罩、浮球下落,空气经大孔口快速进入。

    5 A级检修试验

    恰甫其海水电站进水液动蝶阀工作压力为16~19MPa,油泵启动压力为16MPa,油泵停泵压力为19MPa;在机组A级检修期间,现地对进水口液动蝶阀控制柜进行静水启闭试验,在关闭2台油泵电机电源情况下,进行静水中开关阀操作,操作起始压力为17.6MPa,关阀到位压力为12.1MPa,关阀至开阀到位压力为8.8MPa,满足进水液动蝶阀在失去电源情况下机组发生过速需紧急关闭水轮机进水液动蝶阀的要求,以截断水流防止机组发生更大事故。进水口蝶阀静水启闭试验动作时间(见表4)。

    表4 静水启闭试验记录动作时间

    6 结语

    综上所述,恰甫其海水电站的水轮机双密封进水液动蝶阀主密封预压可调,无泄漏;检修密封移动准确,自密封严密可靠;高度集成化的液压系统具有多重防护结构,体积小,保压时间长,能量损耗小,系统运行平稳,安全可靠。说明该液动阀可以满足一阀代替两阀的功能,并完全满足“无人值班、少人值守”的现代化水电站要求。

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