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1、水电站辅机系统说明书一、主阀及其操作系统1.1学习目的和要求掌握水电站进水阀常见种类、作用、适用条件， 重点掌握蝶阀、球阀开启、关闭的自动操作系统。1.2内容提要 主阀的作用 对主阀的要求 主阀的设置条件 蝴蝶阀、球阀、闸阀、各种阀门的特点 主阀的操作方式 蝶阀操作系统 机组防飞逸措施 1.3主阀作用及设置条件1.3.1主阀的作用(1)一条输水管道向几台机组供水时, 需在每台机组前装主阀，其中一台机组停机检修时，关闭进水阀，不影响其它机组正常运行。 (2)水期停机时,可关闭主阀减少机组漏水量和缩短重新启动时间，对于高水头长压力管道的水电站，意义尤为明显。 (3)防止飞逸事故的扩大；当机组和调速
2、系统发生故障时,可以迅速关闭主阀,截断水流,防止机组飞逸时间超过允许值,避免事故扩大。 (4)构成安全检修的条件。蜗壳示意图:1.3.2对主阀的要求进水阀是机组和水电站的重要安全保护设备，因此，对进水阀的结构和性能有较高的要求。主要技术要求如下；(1)长期关闭时漏水量小，长期使用时，密封装置不易磨损，且便于更换。(2)关闭力矩小，开启时水力损失小，过水能力大。(3)关闭时间任意调整。(4)截流装置及传动机构强度足够。(5)结构简单，造价底，工作可靠。(6)当机组发生飞逸转速或压力钢管爆破时，应尽快截断水流。1.3.3主阀的设置条件(1)当一条输水总管道供给几台水轮机用水时，应在每台水轮机前装设
3、主阀。(2)对水头高于120米的单元输水管,可以考虑装设进水阀。因为高水头引水式电站压力管道长，冲水时间长；此外，水头越高导叶漏水越严重，能量损失越大。(3)当水头小于120米时输水管道较短的供水电站可不设主阀，装快速闸门。装置进水阀要有充分论证。1.3.4主阀型式及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，分别介绍如下：1.3.4.1蝴 蝶 阀1.适用条件：适用于水头200米以下，转轮直径1.8米以上的电站。 2.主要构件： 1)阀体：作用是过水通道的一部分，水流由其中通过，支撑活门重量，承受操作力和力矩，传递水压力。 2)活门：作用是关闭时截断水流，要求有足够的强度，
4、开启时在水流中心水力损失小，有良好的水力特性。 3)轴及轴承：支持活门的重量。 4)锁锭：蝶阀的活门在全关或全开时需要锁锭。 5)旁通阀、旁通管：主阀开启时减少力矩，消除在动水下的振动。6)空气阀：关闭时向蝶阀后补气，防止钢管因产生真空而遭致破坏，开启前向阀后充水时排气。此图为空气阀原理示意图，该阀有一个空心浮筒悬挂在导向活塞之下，空心浮筒在蜗壳或管中的水面上。此外，通气孔于大气相通，以便对蜗壳和管道进行补气或排气。当管道和蜗壳充满水时，浮筒上浮至极限位置，蜗壳和管道于大气隔绝，以防止水流外溢。 7)伸缩节：便于安装及检修，温度变化时钢管有伸缩的余地。 8)密封装置：防止活体和阀门之间漏水。橡
5、胶围带装在阀体或活门上，当活门关闭后，围带内冲入压缩空气，围带膨胀，封住周圈间隙。活门开启前应先排气，围带缩回，方可进行活门的开启。围带内的压缩空气压力应大于最高水头（不包括水锤升压值）（2-4）*105Pa,在不受气压或水压状态时，围带与活门间隙为0.5-1mm。1.3.4.2球阀1.适应条件：适用于水头在200米以上，转轮直径小于3米的电站。球阀通常采用卧轴结构。 2.主要构件：主要由两个半球组成的可拆卸的阀体和圆筒形活门及附属设备（卸压阀、排污阀、空气阀、止漏装置等）组成。在开启位置时，圆筒形活门的过水断面与引水管道直通，关闭时活门旋转90度，截断水流。球阀的阀体通常采用铸钢件。阀轴和活
6、门为整体结构时，可采用铸钢整体铸造或分别铸造后焊在一起。目前多采用双重止漏装置的球阀。 1.3.4.3闸 阀1.适应条件：适用于高水头、小管径(0.35-0.4)的水电站，水头在700-800米以下,管径在0.8-0.9米以下时也可采用。 2.主要构件： (1)阀体：作用是支撑闸阀的重量。 (2)闸板：闸板上下移动时打开或截断水流。 (3)阀盖、主轴及其密封、旁通阀、旁通管等。1.3.4.4各种阀门的特点(1)蝶阀优点：外形尺寸小，重量轻，结构简单，造价低，操作方便；缺点：影响水流流态，造成一定的水力损失。(2)球阀优点：密封严密，漏水量少，这种密封装置不易磨损，全开时水力损失很小，操作规程力
7、较小，有利于动水紧急事故关闭；缺点：结构复杂，重量大，体积大，造价高。(3)闸阀优点：造价低，维护检修方便，全开时水力损失小，工作可靠,密封严密；缺点：体积大，密封面易磨损。一般常用蝶阀，高水头电站用球阀，小型电站用闸阀。1.3.5主阀操作方式和操作系统在本节中，主阀操作方式重点介绍液压操作类型；操作系统一般均为自动控制。1.3.5.1主阀的操作方式进水阀的操作系统，按操作力的不同，一般有手动操作、电动操作、液压操作三种类型。大型电站有电动操作和液压操作，小型用手动操作。液压操作包括水压和油压操作,水头高于120米时可用水压操作，但对水质要求较高，一般不用。通常用油压操作。油压操作要求用接力器
8、操作。接力器有以下几种型式：1.导管式接力器：导管式接力器是应用较多的一种型式,右图为装在立轴阀门上的导管式接力器，根据操作力矩的大小，可以采用一队或单个接力器布置在一个盆状的控制箱上，控制箱固定在阀体上。接力器动作时，连杆可以在导管内摆动，缸体不动。 2.摇摆式接力器：摇摆式接力器应用最为普遍。对大中型横轴蝶阀或球阀都很适用。右图为装在卧轴阀门上的摇摆式接力器示意图。摇摆式接力器下部用铰链和地基连接，工作时随着转臂摆动，这样就不需要导管，因此在同样的操作力矩下，接力器的活塞直径比导管式接力器要小。接力器动作时，因缸体通过铰链和地基连接，缸体可以摆动，连杆不摆动。3.刮扳式接力器：刮扳式接力器
9、由于零件多，加工精度要求高，给制造带来不少麻烦，故很少用。4.环形接力器：环形接力器零件数量少，但加工精度高和工艺复杂，外形尺寸大，漏油量也。以前较少使用。目前常用的是导管式及摇摆式接力器。1.3.5.2主阀的操作系统 大中型电站的进水阀，其操作系统均为自动控制，当接受外界动作信号时，即按照一定的程序进行关闭或开启阀门的自动操作。由于进水阀的结构、功用、控制结构、自动化元件和要求各不相同，因此进水阀的操作系统是多种多样的。目前我国采用较多的是蝶阀机械液压操作系统。 蝶阀开启前所作的必要工作 ：1.为了使主阀前后压力相等，必须打开旁通阀，向下游侧充水；2.锁定打开；3.空气围带放气；4.旁通阀关
10、上； 蝶阀开启过程:当发出开启蝶阀的信号号后，电磁配压阀1DP动作，活塞向上移动，使与油阀12相连的管路与回油接通，油阀上腔回油，使油阀开启，压力油通至四通油阀11。同时，由于电磁配压阀1DP活塞向上移动，压力油进入液动配压阀9，将其活塞压至下部位置，从而压力油进入旁通阀活塞下腔，而旁通阀活塞的上腔接通回油，使活塞上移，旁通阀开启。与此同时，锁锭1的活塞右腔接通压力油，左腔接通排油，于是将蝶阀的锁锭拔出。压力油经锁锭通至电磁配压阀2DP，待蜗壳水压升至压力信号4整定值时，电磁空气阀DKF动作，活塞被吸上，空气围带排气。排气完毕后，反映空气围带气压的压力信号器7接通电流，使电磁配压阀2DP动作，
11、活塞被吸上，压力油进入四通滑阀11的右端，并使四通滑阀的左端接通回油，四通滑阀活塞向左移动，从而切换油路方向，压力油经四通滑阀通至蝶阀接力器开启侧，将蝶阀开启。当开至全开位置时，行程开关1HX动作，将蝶阀开启继电器释放，电磁配压阀1DP复位，旁通阀关闭，锁锭落下，同时关闭油阀，切断总油源。蝶阀关闭过程:当机组自动化系统发出关闭蝶阀信号后，电磁配压阀1DP励磁而产生吸上动作，油阀开启，旁通阀开启，锁锭拔出，随即电磁配压阀2DP复位而脱扣，压力油进入四通滑阀11的左端，推动活塞向右移动切换油路方向，压力油进入蝶阀接力器关闭阀侧，将蝶阀关闭。当蝶阀关至全关位置时后，行程开关2HX动作，将蝶阀关闭继电
12、器释放。电磁空气阀DKF复位，围带充入压缩空气。同时电磁配压阀1DP复位，关闭旁通阀，投入锁锭，并关闭油阀，切断总油源。蝶阀的开启和关闭时间，可通过节流阀5。1.3.6机组防飞逸措施1.飞逸转速： 机组因某种原因甩掉负荷，调速器刚好失灵，使机组转速上升，当转速上升到最大值时, 叫作飞逸转速。2.最大飞逸转速：当导叶开度最大，水头为最大水头时发生飞逸转速为最大飞逸转速。3.机组发生飞逸时带来的危害： (1)引起主轴摆度增大、振动； (2)导致轴瓦磨损； (3)引起其它结构物振动而损坏设备； (4)若机组以最大飞逸转速运转超过规定时间，造成发电机转子永久变形而损坏。常用的机组防飞逸措施:1.装事故
13、配压阀:装在主配压阀与导叶接力器之间，正常运行时构成油的通路不起作用，当转速达到140%额定转速时，事故配压阀动作，改变油路，直接关闭导叶。 事故配压阀图片、事故配压阀动作过程。2.装主阀或快速闸门:主阀装在水轮机蜗壳前，快速闸门装在压力钢管的始端，当转速达到140%额定转速时，关闭主阀或快速闸门，切断水流，使机组停机。3.装设单独的导叶接力器:在每片活动导叶上装接力器，当转速达到140%额定转速时,接力器自动关闭导叶。4.带水阻负荷: 利用电站尾水或专门水池依机组容量装设适当的水阻负荷，转速达到140%额定转速时,发电机自动带上水阻负荷，水电阻消耗机组的剩余能量,降低机组转速。二、油系统1网络#借鉴
