水轮机进水阀及其操作系统

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1、第1章水轮机进水阀及其操作系统®主要内容1、进水阀的作用及设置条件2、进水阀的型式及其主要构件3、进水阀的操作方式和操作系统®重点难点1、进水阀的作用2、蝴蝶阀和球阀的结构、特点及操作过程3、蝴蝶阀的操作条件及操作过程第1.1节进水阀的作用及设置条件1、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2、进水阀作用1>机组检修时，用于截断水轮机上游的水流；2>停机时减少机组漏水量和缩短重新启动时间；3>导叶控制系统故障时，防止飞逸事故的扩大。3、进水阀设置条件：进水阀在一些电站起着非常重要的作用，但并非所有电站均应设置进水阀，设置时应满

2、足：1>当一根输水总管供给几台水轮机用水时，应在每台水轮机前设置进水阀；2>对水头大于150m的单元输水管，应在进水口设置快速闸门，同时在水轮机前设置进水阀；3>对最大水头小于150m，且长度较短的单元输水管，应在进水口设置快速闸门，在水轮机前可不设置进水阀。4、进水阀技术要求：进水阀是机组和水电站的重要安全保护设备，对其结构和性能有较高的要求：1>结构简单，外形尺寸小，重量轻；2>工作可靠、操作简便；3>止水性能好；4>阀门本身及其操作机构的结构和强度应满足运行的要求（比如承压能力）。5、进水阀的工作状态：进水阀通常只有全开或全关两种工作状态。不宜作部分开启来调节流量，以免造成过大的水力损

3、失和影响水流稳定。进水阀不允许在动水情况下开启，因为这样需更大的操作功。第1.2节进水阀的型式及其主要构件大中型水轮机进水管道上的阀门，常用的有蝴蝶阀和球阀两种；中小型水轮机常用的进水阀主要有蝴蝶阀、球阀、转筒阀、闸阀，圆筒阀等。1、蝴蝶阀（适用于最大工作水头在250m以下）1>装置结构蝴蝶阀主要由圆筒形的阀体和可在其中绕轴转动的活门以及阀轴、轴承、密封装置及操作机构等组成。阀门关闭时，活门的四周与圆筒形阀体接触，封闭水流的通路；阀门开启时，水流绕活门两侧流过。阀轴阀体活门流道全开状态全关状态2>装置型式蝴蝶阀有立轴和卧轴两种型式，并各有优势。立轴蝶阀具有结构紧凑，占用的场地面积小，而且立轴

4、碟阀的操作机构位于阀体顶部，便于检修和维护，但立轴的下部轴承易积泥沙且结构要复杂一些；卧轴蝶阀正好相反，其结构相对简单，且无泥砂沉积问题。在河流泥沙较多的电站，宜选用卧式蝶阀。立式蝶阀卧式蝶阀3>装置特点蝴蝶阀的优点是外形尺寸小，重量较轻，造价便宜，构造简单，操作方便，能动水关闭。其缺点是对水的流态有影响，引起水力损失和汽蚀，密封性能不如其他阀门。4>活门活门在全关位置时，承受全部水压，在全开位置时处于水流中心，因此，它不仅要有足够的刚度和强度，而且要有良好的水力性能。活门主要有如下几种结构形式：菱形：水力阻力系数最小，但其强度较弱，适用于工作水头较低的电站双平板形：其封水面与转轴不在同一平

5、面上，密封设在上游平板的外缘，活门两侧各有一块圆形平板，两平板间由若干沿水流方向的筋板连接，活门全开时，两平板之间也能通过水流，其特点是水力阻力系数小，且当活门全关后封水性能好，但受结构、加工、运输等条件的限制，一般用于直径小于4m的蝶阀。平斜形：断面中间部分为矩形，两侧为三角形，适用于直径大于4m的分瓣组合的蝶阀，其水力阻力系数介于菱形和铁饼形之间铁饼形：断面外形由圆弧或抛物线构成，其水力阻力系数较菱形和平斜形大，但强度较好，适用于高水头电站5>密封装置（有两处需密封）®端部密封（阀体与阀轴连接处）：对小型蝶阀，常采用涨圈式密封；对大中型蝶阀则采用橡胶围带式密封。®周圈密封（活门外圆的圆周

6、）：对小型蝶阀，常采用以固定在活门上的环形硬橡胶板或青铜制成的密封环，与蝶阀的阀体构成压紧式圆周密封；对大中型蝶阀，则采用以装在阀体上的橡胶空气围带与活门构成的空气围带式圆周密封。6>附属部件为了确保蝶阀的正常启闭，在蝶阀上通常设有旁通阀和空气阀等附属部件。®旁通管与旁通阀：是为满足蝶阀应在活门两侧平压时才能开启而专门设置的。旁通阀由旁通管与蝶阀活门的上下两侧连通。当需要开启蝶阀时，先开旁通阀对阀后充水，平压后再开启蝶阀。旁通管的断面面积，一般取蝶阀过流面积的1~2%，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。®空气阀：为了在蝶阀关闭时向阀后补气，和在蝶阀开启前向阀后充水时排

7、气，必须在阀门下游侧压力钢管的顶部设置空气阀。该阀由一个空心浮筒悬挂在导向活塞之下，浮筒浮在蜗壳或管道中的水面上，空气阀的通气孔与大气相通。当水还没充满钢管时，空气阀的空心浮筒在自重的作用下而开启，使蜗壳内的空气在充入的水体的排挤下，经空气阀排出；当管道和蜗壳充满水后，浮筒上浮至极限位置，蜗壳和管道与大气隔断，以防止水流外溢。当进水阀和旁通阀都关闭后，在进行蜗壳排水时，随着钢管内的水位下降，空气阀的空心浮筒在