水輪機進水球閥

1、液動水電球閥概述

水輪機是水電站的重要機電設(shè)備之一。為了保證水輪機安全和可靠的運行,水輪機的入水口處均裝設(shè)有進水球閥,上游與壓力鋼管連接,下游與水輪機進水蝸殼連接。一方面在水輪機及發(fā)電機組檢修時通過該閥切斷壓力鋼管內(nèi)的水流,保證檢修的安全,另一方面在水輪機及發(fā)電機出現(xiàn)異常時可有效切斷水流,防止事故的發(fā)生。由于水輪機運行的特殊要求,通用球閥在水電站的運行中不能滿足工況系統(tǒng)的使用要求,導(dǎo)致機組無法運行的現(xiàn)象也時有發(fā)生。為了確保水輪機組能平穩(wěn)、可靠和安全的運行,在消化吸技術(shù)的基礎(chǔ)上,采用全新的設(shè)計理念,研制開發(fā)出新型水輪機進水球閥。

2、液動水電球閥主要構(gòu)成部分及作用

水輪機進水球閥主要由主閥部分、驅(qū)動部分、旁通管路、上游湊合節(jié)、下游伸縮節(jié)、鎖定部分、支撐部分及配套部分等組成。

(1)主閥部分(標配)

包括閥體、球體、閥桿及閥座(活塞止水環(huán))等,該部分是整個閥門的核心,其作用是接通或切斷水流。

(2)驅(qū)動部分(標配)

對于電動操作的水輪機進水球閥,其驅(qū)動部分為電動裝置。對于液動操作水輪機進水球閥,其驅(qū)動部分為液壓接力器與拐臂(對于搖擺缸)等,該部分的作用是驅(qū)動主閥進行啟閉動作。

(3)旁通管路(采用)

包括旁通閥、檢修閥(僅用于旁通閥)、鋼管和彎頭等,該部分的作用是在閥門啟閉前平衡上下游壓差,避免在全壓差下啟閉閥門出現(xiàn)水錘現(xiàn)象以及有效地降低閥門的操作轉(zhuǎn)矩。

(4)上游湊合節(jié)(對液動止水環(huán)式水輪機進水球閥為標配,對其余兩類為選配)

用于閥門與上游端壓力鋼管進行連接,連接方式通常為焊接,并且會預(yù)留50～100mm的焊接配割余量。

(5)下游伸縮節(jié)(對液動止水環(huán)式水輪機進水球閥為標配,對其余兩類為選配)

包括插管與活動法蘭兩部分,用于閥門與下游水輪機進水蝸殼連接,連接方式為法蘭連接。通過伸縮節(jié)的方式,一方面可方便對閥門進行檢修維護,另一方面可適應(yīng)由于溫度、壓力的變化造成的管道軸向膨脹或收縮。

(6)鎖定部分(選配)

主要包括上游檢修密定及接力器鎖定。主要用于防止由于誤操作帶來的閥門誤動作,保證系統(tǒng)的安全性及可靠性。

(7)支撐部分

包括主閥與接力器底座。底座通過地腳螺栓安裝于混凝土支墩上,用于支撐閥門的重量及為搖擺式接力器提供固定轉(zhuǎn)軸。

(8)配套部分

該部分用于控制閥門的驅(qū)動部分,為驅(qū)動裝置提供動力源,并使閥門按照預(yù)先設(shè)定的程序進行動作。

3、水輪機進水球閥結(jié)構(gòu)特點

3.1、不銹鋼活塞式止水環(huán)

液動止水環(huán)式水輪機進水球閥采用不銹鋼活塞式止水環(huán)密封止水,通過油壓或水壓控制止水環(huán)的投入與退出 。每臺閥門設(shè)兩個止水環(huán),上游側(cè)為檢修密封,下游側(cè)為工作密封。檢修密封設(shè)手動鎖緊裝置,正常工作時檢修密封處于常開狀態(tài),只在機組檢修時投入,為保證下游檢修的安全性,應(yīng)手動將鎖定投入。工作密封在閥門關(guān)閉時投入,在球體動作前退出。為保證閥門能在緊急情況下迅速關(guān)閉,在閥門達到全開后,工作密封仍然處于退出狀態(tài)。

1.主閥部分　2.鎖定部分　3.上游湊合節(jié)　4.旁通管路　5.下游伸縮節(jié)　6.驅(qū)動部分　7.支撐部分

通過變換進油(或水)的方向控制止水環(huán)的動作方向,以滿足操作的需要。止水環(huán)與閥體及端蓋之間的密封采用雙重O形圈,并且可通過設(shè)置PTFE擋圈的方式減小O形圈的磨損。止水環(huán)的材料通常為1Cr13。

3.2、水輪機進水球閥可更換的活門密封環(huán)

因止水環(huán)式水輪機進水球閥通常用于水質(zhì)較差、水頭較高的電站,所以惡劣的工況對閥門的損耗是非常嚴重的,特別是對密封面的磨損非常厲害。為了提高閥門的可維護性,液動止水環(huán)式水輪機進水球閥將閥門的密封環(huán)設(shè)計為可拆卸可更換結(jié)構(gòu),在閥門使用活門密封環(huán)發(fā)生嚴重磨損后,可僅對密封環(huán)進行更換而不需要更換活門或另購閥門,提高閥門主體的使用壽命,降低資金投入。

活門主要由活門體、密封環(huán)、O形圈、螺釘及位銷等組成。密封環(huán)通過一組螺釘固定在活門體相應(yīng)部位。密封環(huán)與活門體之間的密封靠O形圈來保證。定位銷的作用在于密封環(huán)與活門體的準確定位,以免密封環(huán)更換以后與活門體發(fā)生裝配錯位。密封環(huán)的材料通常為2Cr13。

1.活門體　2.O形圈　3.密封環(huán)　4.螺釘

圖3　可更換的活門密封環(huán)

3.3、輕便的活門結(jié)構(gòu)

液動止水環(huán)式水輪機進水球閥經(jīng)過多年的實踐,摒棄了之前常用的完整球形活門結(jié)構(gòu),而采用了類球狀結(jié)構(gòu),大大減輕了活門的自重。一方面可以節(jié)省投資,另一方面亦可緩解活門自重對閥殼帶來的受力影響。

4、結(jié)語

(1) 采取逆向奧氏體*再結(jié)晶的方法, 可以細化大口徑熱擠壓管粗大晶粒, 其規(guī)范是850℃ ×1h。

(2) 逆向奧氏體再結(jié)晶是在原奧氏體晶界形核生成新的晶粒、形核由晶界移向晶內(nèi)*再晶、原奧氏體晶界*消失和新生晶粒聚合長大4個過程。

(3) 采取再結(jié)晶后的材料延性大大提高, 且斷口由沿晶斷裂變?yōu)轫g性斷裂。

(4) 加熱與冷卻速度對再結(jié)晶效果影響不大,因此本方法在工業(yè)性生產(chǎn)中是行之有效的

1、液動水電球閥概述

水輪機是水電站的重要機電設(shè)備之一。為了保證水輪機安全和可靠的運行,水輪機的入水口處均裝設(shè)有進水球閥,上游與壓力鋼管連接,下游與水輪機進水蝸殼連接。一方面在水輪機及發(fā)電機組檢修時通過該閥切斷壓力鋼管內(nèi)的水流,保證檢修的安全,另一方面在水輪機及發(fā)電機出現(xiàn)異常時可有效切斷水流,防止事故的發(fā)生。由于水輪機運行的特殊要求,通用球閥在水電站的運行中不能滿足工況系統(tǒng)的使用要求,導(dǎo)致機組無法運行的現(xiàn)象也時有發(fā)生。為了確保水輪機組能平穩(wěn)、可靠和安全的運行,在消化吸技術(shù)的基礎(chǔ)上,采用全新的設(shè)計理念,研制開發(fā)出新型水輪機進水球閥。

2、液動水電球閥主要構(gòu)成部分及作用

水輪機進水球閥主要由主閥部分、驅(qū)動部分、旁通管路、上游湊合節(jié)、下游伸縮節(jié)、鎖定部分、支撐部分及配套部分等組成。

(1)主閥部分(標配)

包括閥體、球體、閥桿及閥座(活塞止水環(huán))等,該部分是整個閥門的核心,其作用是接通或切斷水流。

(2)驅(qū)動部分(標配)

對于電動操作的水輪機進水球閥,其驅(qū)動部分為電動裝置。對于液動操作水輪機進水球閥,其驅(qū)動部分為液壓接力器與拐臂(對于搖擺缸)等,該部分的作用是驅(qū)動主閥進行啟閉動作。

(3)旁通管路(采用)

包括旁通閥、檢修閥(僅用于旁通閥)、鋼管和彎頭等,該部分的作用是在閥門啟閉前平衡上下游壓差,避免在全壓差下啟閉閥門出現(xiàn)水錘現(xiàn)象以及有效地降低閥門的操作轉(zhuǎn)矩。

(4)上游湊合節(jié)(對液動止水環(huán)式水輪機進水球閥為標配,對其余兩類為選配)

用于閥門與上游端壓力鋼管進行連接,連接方式通常為焊接,并且會預(yù)留50～100mm的焊接配割余量。

(5)下游伸縮節(jié)(對液動止水環(huán)式水輪機進水球閥為標配,對其余兩類為選配)

包括插管與活動法蘭兩部分,用于閥門與下游水輪機進水蝸殼連接,連接方式為法蘭連接。通過伸縮節(jié)的方式,一方面可方便對閥門進行檢修維護,另一方面可適應(yīng)由于溫度、壓力的變化造成的管道軸向膨脹或收縮。

(6)鎖定部分(選配)

主要包括上游檢修密定及接力器鎖定。主要用于防止由于誤操作帶來的閥門誤動作,保證系統(tǒng)的安全性及可靠性。

(7)支撐部分

包括主閥與接力器底座。底座通過地腳螺栓安裝于混凝土支墩上,用于支撐閥門的重量及為搖擺式接力器提供固定轉(zhuǎn)軸。

(8)配套部分

該部分用于控制閥門的驅(qū)動部分,為驅(qū)動裝置提供動力源,并使閥門按照預(yù)先設(shè)定的程序進行動作。

3、水輪機進水球閥結(jié)構(gòu)特點

3.1、不銹鋼活塞式止水環(huán)

液動止水環(huán)式水輪機進水球閥采用不銹鋼活塞式止水環(huán)密封止水,通過油壓或水壓控制止水環(huán)的投入與退出 。每臺閥門設(shè)兩個止水環(huán),上游側(cè)為檢修密封,下游側(cè)為工作密封。檢修密封設(shè)手動鎖緊裝置,正常工作時檢修密封處于常開狀態(tài),只在機組檢修時投入,為保證下游檢修的安全性,應(yīng)手動將鎖定投入。工作密封在閥門關(guān)閉時投入,在球體動作前退出。為保證閥門能在緊急情況下迅速關(guān)閉,在閥門達到全開后,工作密封仍然處于退出狀態(tài)。

1.主閥部分　2.鎖定部分　3.上游湊合節(jié)　4.旁通管路　5.下游伸縮節(jié)　6.驅(qū)動部分　7.支撐部分

通過變換進油(或水)的方向控制止水環(huán)的動作方向,以滿足操作的需要。止水環(huán)與閥體及端蓋之間的密封采用雙重O形圈,并且可通過設(shè)置PTFE擋圈的方式減小O形圈的磨損。止水環(huán)的材料通常為1Cr13。

3.2、水輪機進水球閥可更換的活門密封環(huán)

因止水環(huán)式水輪機進水球閥通常用于水質(zhì)較差、水頭較高的電站,所以惡劣的工況對閥門的損耗是非常嚴重的,特別是對密封面的磨損非常厲害。為了提高閥門的可維護性,液動止水環(huán)式水輪機進水球閥將閥門的密封環(huán)設(shè)計為可拆卸可更換結(jié)構(gòu),在閥門使用活門密封環(huán)發(fā)生嚴重磨損后,可僅對密封環(huán)進行更換而不需要更換活門或另購閥門,提高閥門主體的使用壽命,降低資金投入。

活門主要由活門體、密封環(huán)、O形圈、螺釘及位銷等組成。密封環(huán)通過一組螺釘固定在活門體相應(yīng)部位。密封環(huán)與活門體之間的密封靠O形圈來保證。定位銷的作用在于密封環(huán)與活門體的準確定位,以免密封環(huán)更換以后與活門體發(fā)生裝配錯位。密封環(huán)的材料通常為2Cr13。

1.活門體　2.O形圈　3.密封環(huán)　4.螺釘

圖3　可更換的活門密封環(huán)

3.3、輕便的活門結(jié)構(gòu)

液動止水環(huán)式水輪機進水球閥經(jīng)過多年的實踐,摒棄了之前常用的完整球形活門結(jié)構(gòu),而采用了類球狀結(jié)構(gòu),大大減輕了活門的自重。一方面可以節(jié)省投資,另一方面亦可緩解活門自重對閥殼帶來的受力影響。

4、結(jié)語

(1) 采取逆向奧氏體*再結(jié)晶的方法, 可以細化大口徑熱擠壓管粗大晶粒, 其規(guī)范是850℃ ×1h。

(2) 逆向奧氏體再結(jié)晶是在原奧氏體晶界形核生成新的晶粒、形核由晶界移向晶內(nèi)*再晶、原奧氏體晶界*消失和新生晶粒聚合長大4個過程。

(3) 采取再結(jié)晶后的材料延性大大提高, 且斷口由沿晶斷裂變?yōu)轫g性斷裂。

(4) 加熱與冷卻速度對再結(jié)晶效果影響不大,因此本方法在工業(yè)性生產(chǎn)中是行之有效的。