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新型水輪機(jī)進(jìn)水球閥的結(jié)構(gòu)和原理

作 者: 彭建宏 謝建聰 陳曉麗
摘 要: 先容了一種新型水輪機(jī)進(jìn)水球閥的結(jié)構(gòu)特點、性能參數(shù)和工作原理。對閥門的液壓接力器開啟和重錘勢能封閉、單閥座偏心密封和內(nèi)壓平衡閥門進(jìn)出口端壓差等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了討論和分析。

1 概述

  水輪機(jī)是水電站的重要機(jī)電設(shè)備之一。為了保證水輪機(jī)安全和可靠的運行,水輪機(jī)的進(jìn)水口處均裝設(shè)有進(jìn)水球閥,用于發(fā)電機(jī)組檢驗或機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈時的斷流保護(hù)。由于水輪機(jī)運行的特別請求,通用系列球閥在水電站的運行中不能滿足工況系統(tǒng)的應(yīng)用請求,導(dǎo)致機(jī)組無法運行的現(xiàn)象也時有產(chǎn)生。為了確保水輪機(jī)組能安穩(wěn)、可靠的運行,在消化接收國外先進(jìn)技巧的基礎(chǔ)上,采用全新的設(shè)計理念,研制開發(fā)出新型水輪機(jī)進(jìn)水球閥。

2 重要參數(shù)

該系列閥門的重要參數(shù):

壓力(MPa):2.942~9.807

升壓壓力(MPa):3.923~12.258

公稱直徑(mm):DN400~2400

閥門開啟時間(s):30~120

閥門封閉時間(s):30~120

接力器情勢:直缸搖擺式

該系列產(chǎn)品的外形尺寸和具體技巧參數(shù),可根據(jù)發(fā)電機(jī)組不同的工況請求進(jìn)行具體設(shè)計。

3 工作原理

   新型水輪機(jī)進(jìn)水球閥(圖1)采用液壓驅(qū)動開啟,依附重錘勢能實現(xiàn)封閉,其動作為開閥、鎖定和關(guān)閥(開關(guān)型)。

(1)開閥利用液控站和接力器舉升油缸的作用力,通過搖臂、重錘和閥桿等零件,帶動啟閉件(球體)作90°旋轉(zhuǎn)。與此同時,液控站和舉升油缸的作用力也通過搖臂將重錘垂直晉升,將重錘的重力轉(zhuǎn)換為勢能,為關(guān)閥作好動力準(zhǔn)備。

(2)鎖定可分為手動機(jī)械鎖定和主動機(jī)械鎖定。手動機(jī)械鎖定相對照較簡略,在閥門開啟到位后,直接把鎖定銷投進(jìn)或拔出。同時,設(shè)有手動鎖定投進(jìn)或撥出信號唆使裝置。手動鎖定裝置可以蒙受液壓接力器的最大把持壓力,避免閥門誤動作。主動機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)由傳動油缸、機(jī)械鎖定軸、電磁鎖定軸和電磁鐵等零件組成,具有機(jī)械電磁聯(lián)合鎖定功效。當(dāng)閥門全開后,先由傳動油缸的作用力驅(qū)動機(jī)械鎖定軸投進(jìn)到鎖定地位進(jìn)行初鎖,再由電磁鐵的電磁力驅(qū)動電磁鎖定軸進(jìn)行終鎖,其鎖定過程在一系列行程開關(guān)的作用下,完整主動進(jìn)行。重錘的勢能完整由機(jī)械鎖定軸蒙受,機(jī)械鎖定軸的退出受到電磁鎖定軸的束縛,而電磁鎖定軸的退出則受到電磁鐵的電磁力把持。在電磁鐵不失電的條件下,電磁鎖定軸和機(jī)械鎖定軸能夠?qū)崿F(xiàn)安全把持,即使重錘過重或閥門長時間開啟,重錘(包含啟閉件)也始終保持在原地位,確保閥門開啟后始終處于全開狀態(tài)(最小流阻狀態(tài)),其間無需采用補(bǔ)油或補(bǔ)壓等措施。

(3)關(guān)閥主動機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)的關(guān)閥有3種情況,即人為關(guān)閥、水泵(或閥門)自身故障失電關(guān)閥和外線失電關(guān)閥。不管哪種情況關(guān)閥,只須讓電磁鐵失電即可按預(yù)定程序主動封閉,在電磁鐵失電瞬間,電磁力即刻同步消散。電磁鎖定軸一旦失往電磁力的作用則即刻開鎖,機(jī)械鎖定軸在失往電磁鎖定軸的束縛后也即刻開鎖,此時重錘的勢能立即將重錘、搖臂和閥軸等零件帶動封閉件按照預(yù)先調(diào)定的快關(guān)、緩沖和慢關(guān)程序作封閉運動,完成關(guān)閥動作循環(huán)。在閥門的封閉過程中,必需消除舉升油缸下腔的油液,據(jù)此,采用把持并調(diào)節(jié)舉升油缸排油速度的方法,能有效地對閥門的封閉速度進(jìn)行把持。閥門的封閉過程分為快關(guān)、緩沖和慢關(guān)3個程序,其快關(guān)時間、慢關(guān)時間、快關(guān)角度及慢關(guān)角度都可以根據(jù)工況系統(tǒng)的需要進(jìn)行調(diào)節(jié),能有效的防止管道內(nèi)產(chǎn)生水錘。

  開閥前,可先打開內(nèi)部平衡閥門前后壓差機(jī)構(gòu),其信號可以傳送到主控室。閥門在開啟狀態(tài)下,液控裝置系統(tǒng)有主動保壓和手動鎖定雙重保護(hù),同時設(shè)有地位信號唆使裝置以及手動鎖定投進(jìn)或撥出信號唆使裝置。電氣把持可根據(jù)用戶需要履行普通把持或PLC把持,實現(xiàn)泵閥聯(lián)動,并可實現(xiàn)遠(yuǎn)程把持及與盤算機(jī)聯(lián)控。而且,一個液壓站可以同時對多臺進(jìn)水球閥進(jìn)行調(diào)控。

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