筒形閥在潘口水電站中的應用

郭梅艷

摘要：在以往的文獻中，把水輪機引水系統中裝置在水輪機蝸殼前的閥門統稱為進水閥（又稱主閥）。而水力機械家族的新成員——筒形閥，它作為截止閥的一種，安裝在水輪機固定導葉和活動導葉之間，屬于導水機構的一部分，越來越受到人們的普遍重視。在國際上，它的理論研究正趨于成熟，在國內，它已開始在立式混流水輪發電機組當中得到應用，并有逐步發展的趨勢。

關鍵詞： 筒形閥 ；結構型式 ；液壓操作系統 ；應用前景

Abstract: in the literature of the past, the turbine water diversion system in the device in front of the spiral case are collectively referred to as fill valve valve (also known as the main valve). And the new members of the family of hydraulic machinery, the cylinder valve, it is used as a cut-off valve, installed in the turbine fixed between the guide vane, guide vane and activities were part of the water agencies, paid attention to by more and more get of people. Internationally, its theoretical research are mature, at home, it has begun to get in the middle of the vertical mixing water wheel generator set applications, there is trend of gradual development.

Key words: the cylindrical valve; Structure; Hydraulic operating system; The application prospect

中圖分類號：[TM622] 文獻標識碼：A 文章編號：

一、前言

漫灣水電站是我國第一家采用筒形閥的電站，而黃河小浪底水利樞紐工程則是國內第一家采用大型筒形閥的水利樞紐工程（裝機總容量6×30萬kw/h，筒形閥閥體最大外徑為8.39米，重約46噸），湖北潘口水電站機組安裝時也采用了筒形閥。

二、筒形閥設置的目的

1．設置筒形閥可以構成機組部分試驗的安全工作條件。

在壓力鋼管沖水的情況下，關閉筒形閥后，可以完全截斷水流，進行導水機構的無水試驗。

2．停機時關閉筒形閥可以減少機組漏水量。

當機組較長時間停機時，由于導葉汽蝕和磨損，一般導葉漏水量為機組最大流量的2～3%，嚴重的可達5%，造成水流的大量損失。設置筒形閥后，由于筒形閥的密封嚴密，可以大大減少漏水損失。

3．防止機組飛逸事故的擴大。

當機組發生事故時，可以迅速關閉筒形閥，截斷水流，防止機組飛逸事故的進一步擴大。

4．設置筒形閥可以取代進水口的快速閘門。

當導葉發生故障時，它作為距導葉最近的一道閥門可以迅速關閉，截斷進入轉輪的水流，從某中程度起到了快速門的作用，而取代快速門可以節約大量投資。

5．設置筒形閥可以在不拆卸發電機組設備的情況下，對水輪機組進行全面的檢修。

檢修時排空蝸殼里的水，將頂蓋與頂蓋支持環之間的把合螺栓松開，在筒形閥下安裝檢修支撐，這時關閉筒形閥，筒形閥體會落于檢修支撐上將頂蓋頂起，從而進行整個水輪機組的檢修。

三、設置條件

筒形閥雖然具有上述5大優點，但是由于設置筒形閥增大了整個機組的體積，對于臥式機組來說還處于研究階段，只適用于立式機組。潘口水電站經過技術經濟對比，并考慮實用性和快速截水、安全有保障的特點，采用了立式機組并設置筒形閥的機組結構。

四、對筒形閥的技術要求

筒形閥是機組和水電站的重要安全保護設備，因此，對筒形閥的結構和性能有較高的要求。其主要技術要求如下：

1.結構簡單、 工作可靠、操作簡便。

2.應有嚴密的止水裝置，減小漏水。

3.筒形閥本身及其操作機構的結構和強度應能滿足運行的要求。發生事故時，能在動水壓力下迅速關閉。關閉時間，應滿足機組調保計算的要求，潘口水電站中要求筒形閥的關閉時間為70秒左右。

4.筒形閥的操作系統能夠滿足機組運行保護的要求。盡管筒形閥的液壓操作系統和調速系統共用一套油壓系統，當系統油壓喪失或調速系統失靈時，筒形閥的操作系統能夠靠自儲壓力油打開相關閥門，形成自循環系統，然后靠閥體自重和水壓力關閉閥門。

筒形閥通常只有全開和全關兩種情況。未設計部分開啟調節流量功能，以免造成過大的水力損失和影響水流穩定。筒形閥和其他的進水閥一樣，也不宜在動水情況下開啟，因為這樣需要更大的操作力。

五、筒形閥的型式及其主要構件

筒形閥的結構型式為立式，主要由圓筒形的閥體、導向裝置、密封裝置、鎖定裝置及其操作機構等組成（見筒形閥裝配圖）。

筒形閥關閉時，圓筒形的閥體落于固定導葉和活動導葉之間的座環下環之上，封閉水流的通路；筒形閥開啟時，閥體被提至頂蓋和頂蓋支持環之間，水流從閥體底部流過。

1．閥體

閥體是筒形閥的主要部件，它要封閉水流，承受水壓力，承受操作力，因此要有足夠的剛度和強度。

閥體采用鋼板焊接結構型式。其頂部和底部與密封條接觸的止水部位均焊有不銹鋼抗磨板，其作用是抵抗氣蝕，增加止水性能，另外還可增加剛性，防止變形。

由于閥體直徑較大，整體運輸受到限制，因此采用閥體分瓣形式，共分為四瓣。分瓣組合面布置在與控制機構和鎖定裝置相偏離的角度。

2．導向裝置

導向裝置分為固定和活動兩部分：固定部分位于機組埋件之上,主要是裝焊在座環固定導葉上的不銹鋼抗磨扳和焊在頂蓋支持環上的導向滑塊，其中導向滑塊與固定導葉上的不銹鋼抗磨板一一相對應；活動部分位于筒形閥閥體之上，主要是閥體上的導向槽和用螺釘把合在其內的銅制導向扳。活動部分和固定部分是一一對應的。安裝時應先對各部件進行標記明示，防止裝錯。

筒形閥導向裝置中的導向間隙是衡量其安裝質量好壞的一個重要指標。如果導向間隙過小，則容易造成閥體運動過程中的卡阻，如果導向間隙過大，則造成閥體運動的偏移，從而使筒形閥的操作力過大。它的好壞主要取決于導向裝置的機加工條件和質量；由于導向裝置的固定部分均為分瓣到貨，因此，頂蓋支持環上的固定滑塊和座環固定導葉上的不銹鋼抗磨扳，均要在這部分機組埋件安裝完畢且混凝土回填完后進行統一的機加工，這樣才能保證二者的同心度。

3．密封裝置

筒形閥的密封裝置主要包括兩部分：

頂密封（見附圖）。筒形閥的頂密封（均為不銹鋼）主要包括：密封座（可分瓣到貨后進行現場組焊）、上密封壓扳（分瓣）和“△”形密封條組成。其中，密封條是通過密封壓扳用螺釘把合在組焊成整體的密封座之上，這部分組裝成整體后，安裝于頂蓋底部的外緣；整體安裝完畢后，密封條的凸出部分正好露于頂蓋底部外緣的上側。當筒形閥關閉時，焊在閥體頂部內緣的不銹鋼凸臺正好壓在密封條上，將水流擋在筒形閥之外。