新型三通球閥在水電廠弧門互保液壓系統中的應用

（五凌電力近尾洲水電廠，湖南衡陽 421127）

0 引言

近尾洲水電廠的泄水建筑物為22孔泄洪閘，采用露頂式。布置于主河床位置，泄洪閘壩段寬度358.2 m，左側6孔泄洪閘采用平底堰，其孔口尺寸為14m×11.5m，堰頂高程為55.00 m，右側16孔泄洪閘采用WES堰，其孔口尺寸為14m×9.5m，堰頂高程為57.00 m，中間7～14孔泄洪閘設置了從閘室至海漫末端23.00m長的閘墻，并在閘室內設消力池，其屬Ⅳ級建筑物。泄洪閘工作閘門啟閉機械設備型式為液壓傳動雙吊點式，型號為QHLY－2×800－6.5（16臺，力士樂公司生產），QHLY－2×1000－7.8（6臺，武進液壓啟閉機廠生產）[1]。

為保證汛期弧門的安全運行，確保弧門啟閉動作率達到100%，2019年通過對弧門液壓管路技術改造，設計一款新型液壓三通球閥，當出現某一孔或多孔弧門現地控制系統出現重大故障，不能馬上修復時，實現管路切換以達到與相鄰孤門連接，作為緊急操作弧門使用，為弧門安全運行提供有效保障。

1 弧門液壓管路改造方案確定

1.1 弧門液壓控制系統互保動作原理設想

以下通過對弧門液壓控制系統的分析，設想在原有管路上增設球閥的方式實現相鄰弧門液壓控制系統互相操作啟閉。當事故弧門B球閥操作手柄處在0°位時，2-3段油路連通，1段油路斷開，實現正常弧門A油泵向事故弧門B供油；而正常弧門A球閥操作手柄應處在180°位，1-2段油路連通，3段油路斷，實現正常弧門A控制事故弧門B起落弧門。正常情況下，弧門操作手柄一直處于90°位，1-3段連通，2段斷開，如圖1所示。

1.2 存在問題

為實現上述22孔弧門互保液壓控制系統動作原理設想，選型球閥的機能形式為0°－90°－180°方向管道互流，才能符合設計要求。通過調查研究，推出以下2個方案：

方案1：按常規安裝普通二通球閥，弧門液壓系統共有1對鋼管外徑φ18×2.5、φ28×4、φ34×3管路分別通向左、右油缸，要實現0°－90°－180°方向管道互流的機能形式，則需在三種規格的管路上分別加裝3個二通球閥，22孔弧門共需安裝396個二通球閥。對于安裝這么多球閥，不僅增加大量的工作量，也會使安裝后的管道接頭漏點大量增加，一當接頭泄漏容易造成油污染，也不利于長期的設備穩定運行和維護保養。

方案2：選擇國內外標準的3KH、4KH或其他多路三通球閥，則機能形式，達不到設想要求，只能滿足0°－90°方向管道互流，如要實現設想原理，還應再加裝2個二通球閥，與方案1情況類似。

另外，從環保、設備安全、工作量、檢修維護方便等角度考慮，以上2個方案都不是最理想的。

1.3 解決方案

為解決方案1與方案2存在的許多問題，設計一款實現0°－90°－180°方向管道互流機能形式的高壓三位三通球閥，是問題的關鍵。在球閥前期的設計與選型過程中多方與廠家技術溝通仍無結果，一度使弧門互保液壓控制系統項目停滯，后經與西德福中國分公司技術人員協商交流，同時咨詢德國原廠技術人員，最終取得設計突破。新設計高壓三位三通球閥（簡稱高壓三通球閥）從制造成本考慮，新閥體選用國產LBV型多路球閥碳鋼閥體，球芯由德國原廠定制加工實現0°－90°－180°特殊功能通道，閥座材料采用特殊的國產POM+MOS2，具有自潤滑功能，減少球體和閥座的磨損，延長使用壽命。球閥定型分別與原管路（鋼管外徑φ18×2.5、φ28×4、φ34×3.5）相對應，確定型號為LBV-3-1618L0001M-P、LBV-3-2025S0001M-P、LBV-3-2528L0001M-P，如圖2所示。廠家通過制造樣品進行預裝，閥門可靠性設計和測試均高于國外DIN EN 12266 測試標準，設計開啟壽命10萬次，400BAR 壓力通過9萬次測試，測試結果滿足我方技術要求，確保項目的安裝質量[2]。

新型高壓三通球閥機能形式為代號3通球閥 SO926.1，180°位置，3/3 通，可逆流，非標型號 0°－ 90°－ 180°[3]，如圖3所示。

2 弧門液壓管路改造后效果

2.1 弧門互保液壓控制系統調試

在近尾洲水電廠壩頂22孔弧門液壓控制系統管路上分別加裝新型高壓三通球閥后，項目改造完成后啟門調試，調試結果能夠滿足在一孔或多孔弧門出現故障時，不能立即消缺，可使用備用高壓軟管與相鄰孤門液壓管路系統連接，可臨時緊急操作相鄰孤門啟閉落門，確保汛期弧門安全穩定運行（如圖4所示）。

2.2 改造后弧門液壓系統現場效果圖

如圖5所示。

3 新型高壓三通球閥特點

（1） 新型高壓三通球閥結構形式緊湊、占用空間小，加工前在現場進行實際勘察，三通球閥的安裝空間和閥柄操作空間不用更改原有管路布置的原則，施工改造便利許多[4]。

（2）三通球閥可以減少閥門及管配件的使用數量，節省空間，簡化操作，有效降低成本[5]。

（3）液壓管路改造加裝三通球閥后，在弧門設備檢修中，不用采取以前的檢修工藝，檢修前要拆卸管路以排除油缸或油箱的液壓油，檢修容易造成跑油，現在通過切換三通球閥，阻斷油缸或油箱的油路，檢修比較便利，也非常安全。

（4）新型高壓三通球閥接頭密封形式采用國內外主流的24°錐形密封形式，連接可靠，運行時間長，密封性能優良。

4 結語

三通球閥在水電廠氣系統、水系統、調速器系統應用比較廣泛，因其在功能方面表現出的優越性能，是其他兩通球閥所無法替代的，新型高壓三通球閥的設計與定型，成功解決近尾洲水電廠弧門互保液壓控制系統的技術癥結，其優越的性能主要表現在減少原有設計的閥門及管配件的使用數量，節省空間，簡化操作，有效降低成本。新、老水電廠針對壩項弧門互保液壓控制系統改造是從安全出發的主流趨勢，而該型三通球閥的功能在其中占有關鍵位置，在工程項目中可供借鑒與應用。