大型進水蝶閥在水電站中的應用

馬鴻飛，鄒麗娜，周金龍

（嫩江尼爾基水利水電有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

1 蝶閥的應用

當水輪發電機組采用一管多機或引水鋼管過長時，須裝設水輪機進水閥。若是一管多機時，裝設的進水閥在1臺機組投運后應不影響共用1個引水鋼管的各個機組的正常工作。若是引水鋼管過長時，裝設進水閥可以在機組事故甩負荷又遇到常規過速保護拒動時截斷水流，對機組進行保護，或者在機組事故甩負荷又遇調速器失靈時截斷水流從而對機組進行保護，同時還可以減少水擊力對水輪機導水機構的嚴重破壞。

尼爾基水電站水輪機進水閥型號PDF92—WY-500，直徑為5 000 mm，進水閥直徑在國內為特大型閥門。

2 系統組成及作用

2.1系統組成

進水蝶閥系統由雙密封液動蝶閥、液壓驅動系統、電氣控制系統及附屬設備等組成。液動雙密封蝶閥基本形式為臥軸雙偏心雙密封結構，兩道密封分為工作密封和檢修密封；液壓驅動系統由液壓站和操作機構2部分組成，每臺進水閥配有1臺液壓站，操作機構采用中壓單接力器；控制系統以PLC為核心，采用觸摸屏進行操作和顯示，可就地操作或遠程控制；進水閥下游側設一伸縮節，可方便進水閥的安裝、拆裝和檢修。

2.2雙密封進水閥主要作用

關閉進水閥，截斷水輪機進水，以利于水輪機檢修；當水輪機組調速系統發生故障，機組轉速升高到整定值的情況下，能動水緊急關閥，保證機組安全；當水輪機組長期停機時，截斷上游來水，減少導葉漏水，防止機組發生蠕動；在不排空閥前壓力水的情況下，檢修雙密封蝶閥的軸端密封和工作密封,且不影響其它機組的正常運行。

3 密封結構及特點

進水閥相當于一個液動進水閥和一個進水檢修閥。它設有上、下游兩個密封裝置，即在進水閥出水端設置工作密封副，在進水端設置檢修密封副。正常工作時僅工作密封投入使用；當工作密封或軸端密封需要檢修時，為了不排空壓力鋼管，且不影響其它機組的正常運行，檢修密封投入工作。

工作密封采用預壓可調的成熟技術，即硬橡膠——不銹鋼密封結構。活門的密封圈采用高硬度橡膠圈，整體硫化，無縫連接，用密封壓蓋和不銹鋼螺釘固定在活門上，閥門所需密封比壓通過螺釘調節。同時，可在不拆卸閥體的情況下，很方便檢修或更換密封圈。活門全關時，在水壓作用下，橡膠密封圈更貼緊閥體上密封圈，使之密封效果更好。

檢修密封采用移動自密封式金屬硬密封結構形式。閥體密封圈為動密封環，采用錐面形式，活門密封圈為自密封式的球形密封環。當檢修密封投入時，球形密封圈在水壓作用下向外膨脹，能得到可靠的密封比壓。動密封環采用閥前水壓驅動，并配備獨立的增壓裝置，且在閥門外部設有動密封環位置的指示機構。當活門旋轉時，動密封環先行脫離，使兩密封面無旋轉磨擦，開啟力矩小。檢修密封采用硬質合金的金屬硬密封結構，且在機組正常工作時不參與工作，僅檢修工作密封和軸端密封時投入使用，耐磨損，使用壽命可大于20年以上。

4 進水閥液壓控制部分

PDF92—WY—500進水蝴蝶閥液壓控制系統主要由2臺柱塞式高壓油泵、2個電磁溢流閥、4個電磁換向閥、2個液控單向閥、2個電磁球閥、1個插裝閥、蓄能器組、主閥液壓缸、鎖錠液壓缸、旁通閥液壓缸以及油系統的輔助設備及元件組成。液壓驅動系統由液壓站和操作機構2部分組成。液壓站主要由油泵機組、集成式油路塊、油箱、空氣濾清器、濾油器、壓力變送器、液壓變送器、控制閥組及表計等組成。每臺進水閥配1臺液壓站。在油箱上裝有2套高壓柱塞泵電機組，2套互為備用，以確保蓄能罐有可靠的液壓能供給，在必要時油泵機組可直接為進水閥提供動力源。

進水閥液壓控制系統組成基本原理是：液壓站通過油泵機組向氣囊式蓄能器充油，使之產生壓縮能或存貯液壓能，在電控指令和控制閥組的作用下，蓄能罐的液壓油經液壓閥快速流向操作機構，而將液壓能轉變為機械能，從而在驅動主接力器、鎖定接力器和旁通閥接力器過程中實現進水閥的動作動能。

5 控制系統

進水液動雙密封蝶閥的控制系統以PLC（可編程控制器）為核心，采用工業人機界面（觸摸屏）進行操作及顯示。可就地操作進水閥、旁通閥的開和關，也可由中控室對整個進水閥系統進行自動控制。還可提供遠程計算機診斷、咨詢等服務。

1）利用多種傳感器檢測液壓系統的壓力、油溫及活門的位置，通過PLC或計算機進行監控，對進水閥系統的運行狀態進行分析，提出報警信息或自動采取緊急措施。

2）采用工業人機界面（觸摸屏），使閥門的操作更直觀、更方便，顯示的信息量更大。通過觸摸屏可以得到系統的動態壓力、保壓時間、油泵電機的啟動次數、每次運行時間、液壓油溫、油箱油位、活門的當前位置、啟閉的時間、故障報警等信息，還可查詢進水閥系統的操作指南、維修向導等技術資料。

3）設有與中央控制室通訊的接口，可將進水閥系統的控制納入水電站的集中控制系統中。以實現無人值班，少人值守。

4）利用遠距離通訊接口，通過公用電話線路與遠程上位機進行信號傳輸，不但可以實現遠程監控或管理,而且可實現廠方對用戶的遠程技術服務。

5）該大型蝶閥自投入運行以來運行穩定，關閥過程中未發現有異常情況，其漏水量幾乎為0，在緊急事故時能可靠動作。