大型進(jìn)水蝶閥在水電站中的應(yīng)用

馬鴻飛，鄒麗娜，周金龍

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

1 蝶閥的應(yīng)用

當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)組采用一管多機(jī)或引水鋼管過長(zhǎng)時(shí)，須裝設(shè)水輪機(jī)進(jìn)水閥。若是一管多機(jī)時(shí)，裝設(shè)的進(jìn)水閥在1臺(tái)機(jī)組投運(yùn)后應(yīng)不影響共用1個(gè)引水鋼管的各個(gè)機(jī)組的正常工作。若是引水鋼管過長(zhǎng)時(shí)，裝設(shè)進(jìn)水閥可以在機(jī)組事故甩負(fù)荷又遇到常規(guī)過速保護(hù)拒動(dòng)時(shí)截?cái)嗨鳎瑢?duì)機(jī)組進(jìn)行保護(hù)，或者在機(jī)組事故甩負(fù)荷又遇調(diào)速器失靈時(shí)截?cái)嗨鲝亩鴮?duì)機(jī)組進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)還可以減少水擊力對(duì)水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的嚴(yán)重破壞。

尼爾基水電站水輪機(jī)進(jìn)水閥型號(hào)PDF92—WY-500，直徑為5 000 mm，進(jìn)水閥直徑在國(guó)內(nèi)為特大型閥門。

2 系統(tǒng)組成及作用

2.1系統(tǒng)組成

進(jìn)水蝶閥系統(tǒng)由雙密封液動(dòng)蝶閥、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)及附屬設(shè)備等組成。液動(dòng)雙密封蝶閥基本形式為臥軸雙偏心雙密封結(jié)構(gòu)，兩道密封分為工作密封和檢修密封；液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由液壓站和操作機(jī)構(gòu)2部分組成，每臺(tái)進(jìn)水閥配有1臺(tái)液壓站，操作機(jī)構(gòu)采用中壓?jiǎn)谓恿ζ鳎豢刂葡到y(tǒng)以PLC為核心，采用觸摸屏進(jìn)行操作和顯示，可就地操作或遠(yuǎn)程控制；進(jìn)水閥下游側(cè)設(shè)一伸縮節(jié)，可方便進(jìn)水閥的安裝、拆裝和檢修。

2.2雙密封進(jìn)水閥主要作用

關(guān)閉進(jìn)水閥，截?cái)嗨啓C(jī)進(jìn)水，以利于水輪機(jī)檢修；當(dāng)水輪機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生故障，機(jī)組轉(zhuǎn)速升高到整定值的情況下，能動(dòng)水緊急關(guān)閥，保證機(jī)組安全；當(dāng)水輪機(jī)組長(zhǎng)期停機(jī)時(shí)，截?cái)嗌嫌蝸?lái)水，減少導(dǎo)葉漏水，防止機(jī)組發(fā)生蠕動(dòng)；在不排空閥前壓力水的情況下，檢修雙密封蝶閥的軸端密封和工作密封,且不影響其它機(jī)組的正常運(yùn)行。

3 密封結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

進(jìn)水閥相當(dāng)于一個(gè)液動(dòng)進(jìn)水閥和一個(gè)進(jìn)水檢修閥。它設(shè)有上、下游兩個(gè)密封裝置，即在進(jìn)水閥出水端設(shè)置工作密封副，在進(jìn)水端設(shè)置檢修密封副。正常工作時(shí)僅工作密封投入使用；當(dāng)工作密封或軸端密封需要檢修時(shí)，為了不排空壓力鋼管，且不影響其它機(jī)組的正常運(yùn)行，檢修密封投入工作。

工作密封采用預(yù)壓可調(diào)的成熟技術(shù)，即硬橡膠——不銹鋼密封結(jié)構(gòu)。活門的密封圈采用高硬度橡膠圈，整體硫化，無(wú)縫連接，用密封壓蓋和不銹鋼螺釘固定在活門上，閥門所需密封比壓通過螺釘調(diào)節(jié)。同時(shí)，可在不拆卸閥體的情況下，很方便檢修或更換密封圈。活門全關(guān)時(shí)，在水壓作用下，橡膠密封圈更貼緊閥體上密封圈，使之密封效果更好。

檢修密封采用移動(dòng)自密封式金屬硬密封結(jié)構(gòu)形式。閥體密封圈為動(dòng)密封環(huán)，采用錐面形式，活門密封圈為自密封式的球形密封環(huán)。當(dāng)檢修密封投入時(shí)，球形密封圈在水壓作用下向外膨脹，能得到可靠的密封比壓。動(dòng)密封環(huán)采用閥前水壓驅(qū)動(dòng)，并配備獨(dú)立的增壓裝置，且在閥門外部設(shè)有動(dòng)密封環(huán)位置的指示機(jī)構(gòu)。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(wú)旋轉(zhuǎn)磨擦，開啟力矩小。檢修密封采用硬質(zhì)合金的金屬硬密封結(jié)構(gòu)，且在機(jī)組正常工作時(shí)不參與工作，僅檢修工作密封和軸端密封時(shí)投入使用，耐磨損，使用壽命可大于20年以上。

4 進(jìn)水閥液壓控制部分

PDF92—WY—500進(jìn)水蝴蝶閥液壓控制系統(tǒng)主要由2臺(tái)柱塞式高壓油泵、2個(gè)電磁溢流閥、4個(gè)電磁換向閥、2個(gè)液控單向閥、2個(gè)電磁球閥、1個(gè)插裝閥、蓄能器組、主閥液壓缸、鎖錠液壓缸、旁通閥液壓缸以及油系統(tǒng)的輔助設(shè)備及元件組成。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由液壓站和操作機(jī)構(gòu)2部分組成。液壓站主要由油泵機(jī)組、集成式油路塊、油箱、空氣濾清器、濾油器、壓力變送器、液壓變送器、控制閥組及表計(jì)等組成。每臺(tái)進(jìn)水閥配1臺(tái)液壓站。在油箱上裝有2套高壓柱塞泵電機(jī)組，2套互為備用，以確保蓄能罐有可靠的液壓能供給，在必要時(shí)油泵機(jī)組可直接為進(jìn)水閥提供動(dòng)力源。

進(jìn)水閥液壓控制系統(tǒng)組成基本原理是：液壓站通過油泵機(jī)組向氣囊式蓄能器充油，使之產(chǎn)生壓縮能或存貯液壓能，在電控指令和控制閥組的作用下，蓄能罐的液壓油經(jīng)液壓閥快速流向操作機(jī)構(gòu)，而將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，從而在驅(qū)動(dòng)主接力器、鎖定接力器和旁通閥接力器過程中實(shí)現(xiàn)進(jìn)水閥的動(dòng)作動(dòng)能。

5 控制系統(tǒng)

進(jìn)水液動(dòng)雙密封蝶閥的控制系統(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。可就地操作進(jìn)水閥、旁通閥的開和關(guān)，也可由中控室對(duì)整個(gè)進(jìn)水閥系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。還可提供遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)診斷、咨詢等服務(wù)。

1）利用多種傳感器檢測(cè)液壓系統(tǒng)的壓力、油溫及活門的位置，通過PLC或計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)進(jìn)水閥系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，提出報(bào)警信息或自動(dòng)采取緊急措施。

2）采用工業(yè)人機(jī)界面（觸摸屏），使閥門的操作更直觀、更方便，顯示的信息量更大。通過觸摸屏可以得到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)壓力、保壓時(shí)間、油泵電機(jī)的啟動(dòng)次數(shù)、每次運(yùn)行時(shí)間、液壓油溫、油箱油位、活門的當(dāng)前位置、啟閉的時(shí)間、故障報(bào)警等信息，還可查詢進(jìn)水閥系統(tǒng)的操作指南、維修向?qū)У燃夹g(shù)資料。

3）設(shè)有與中央控制室通訊的接口，可將進(jìn)水閥系統(tǒng)的控制納入水電站的集中控制系統(tǒng)中。以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，少人值守。

4）利用遠(yuǎn)距離通訊接口，通過公用電話線路與遠(yuǎn)程上位機(jī)進(jìn)行信號(hào)傳輸，不但可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控或管理,而且可實(shí)現(xiàn)廠方對(duì)用戶的遠(yuǎn)程技術(shù)服務(wù)。

5）該大型蝶閥自投入運(yùn)行以來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定，關(guān)閥過程中未發(fā)現(xiàn)有異常情況，其漏水量幾乎為0，在緊急事故時(shí)能可靠動(dòng)作。