新型水電站固定式球閥結構形式

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現在介紹新型水電站固定式球閥結構形式本文介紹了舊球閥在運行中存在的問題、新球閥的工作原理及結構特點，闡述了在新球形閥的應用中，通過采用新結構、新工藝，藝，解決了水電站球形閥困擾的問題，促進了電站安全生產、長治久安。
2.新型水電站固定式球閥結構形式舊球形閥運行中存在的主要問題
2.1 活門軸端漏水
球形閥經過較長時間運行后，活門兩端轉軸與軸套間由于摩擦磨損會形成相對的橢圓，U型橡皮密封的性能隨之下降，水即會從軸端處漏出，沖刷損壞軸端密封圈，造成軸端漏水；而要處理漏水只有全站停機停水，放空壓力鋼管內的積水后方能進行。造成這種現象的主要原因是閥體組合縫正處在軸端的，閥體沿活門軸孔中心線分半，造成軸孔兩側螺栓孔跨距大、把合力不足引起的。這種設備固有的結構缺陷導致的合縫面漏水給檢修帶來了極大的麻煩，給電站的安全運行帶來了隱患，給電站的經濟效益帶來了巨大的損失。
2.2 移動密封環行程指示桿漏油
球形閥在運行過程中會經常動作移動密封環，特別是工作密封移動環，在每次球形閥開關過程中都會動作一次，從而帶動安裝在移動密封環上的行程指示桿就會動作一次。雖然行程指示桿使用了兩道O型橡膠密封，但由于是動密封，球形閥經較長時間運行后，行程指示桿密封就會因性能下降而漏油，進而造成壓油裝置油料損失，給電站經濟運行帶來影響。行程指示桿密封裝置見圖1。
本發明公開了一種開啟和關閉迅速的固定式球閥，包括：閥體，所述閥體的左右兩側分別通過螺栓設置在上蓋和下蓋，在上蓋和下蓋內分別設置有通道，在所述閥體內設置有球體，在球體內設置有通道，球體的上端與閥桿相連接，閥桿的上端與閥桿操作機構相連接，所述的球體的上端設置在上軸承座內，所述的球體的下端設置在下軸承座內，所述的上軸承座和下軸承座分別通過定位銷固定在上蓋和下蓋上，在所述球體與上軸承座和下軸承座分別設置有球體止推墊片在所述球體與上蓋和下蓋之間分別設置有閥座。優點是：開啟和關閉迅速，摩擦力小，使用壽命長，密封效果好，可以很好地滿足使用要求。圖1 行程指示桿密封裝置圖
2.3 密封環漏水大
由于電站水頭高且所處河段屬山區河流，河水中泥沙含量大，球形閥在運行過程中密封環止水面常會因關閉不嚴而漏水，引起密封環汽蝕磨損，從而加速密封環的損壞，造成密封環漏水過大，進而影響機組大修和正常的安全運行。
鑒于以上種種原因，結合“5.12”震后恢復生產，我廠決定對水電站球形閥進行改造，重點對球形閥的結構進行了重新設計，使其滿足電站安全生產的需要。

3.新型水電站固定式球閥結構形式新球形閥的基本參數（表1）
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,水減壓閥表1 新球形閥基本參數表固定球閥,法蘭閘閥,法蘭蝶閥和氧氣減壓閥是同屬一個類型的閥門，區別在它的關閉件是個球體，球體繞閥體中心線作旋轉來達到開啟、關閉的一種閥門。 球閥在管路中主要用來做切斷、分配和改變介質的流動方向。球閥是近年來被廣泛采用的一種新型閥門，
A, 固定球閥具有以下優點： 
1． 流體阻力小，其阻力系數與同長度的管段相等。 
2． 結構簡單、體積小、重量輕。 
3． 緊密可靠，目前球閥的密封面材料廣泛使用塑料、密封性好，在真空系統中也已廣泛使用。 
4． 操作方便，開閉迅速，從全開到全關只要旋轉90°，便于遠距離的控制。 
5． 維修方便，球閥結構簡單，密封圈一般都是活動的，拆卸更換都比較方便。 
6． 在全開或全閉時，球體和閥座的密封面與介質隔離，介質通過時，不會引起閥門密封面的侵蝕。 
7． 適用范圍廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應用。 球旋轉90度時，在進、出口處應全部呈現球面，從而截斷流動。 

B,新型水電站固定式球閥結構形式固定球閥的工作原理如下：
一、開啟過程
1在關閉位置，球體受閥桿的[wiki]機械[/wiki]施壓作用，緊壓在閥座上。
2當逆時針轉動手輪時，閥桿則反向運動，其底部角形平面使球體脫開閥座。
3閥桿繼續提升，并與閥桿螺旋槽內的導銷相互作用，使球體開始無摩擦地旋轉。
4直至到全開位置，閥桿提升到極限位置，球體旋轉到全開位置。
C,、固定球閥關閉過程
1關閉時，順時針旋轉手輪，閥桿開始下降并使球體離開閥座開始旋轉。
2繼續旋轉手輪，閥桿受到嵌于其上螺旋槽內的導銷的作用，使閥桿和球體同時旋轉90°。
3 快要關閉時，球體已在與閥座無接觸的情況下旋轉了90°。
4手輪轉動的后幾圈，閥桿底部的角形平面機械地楔向壓迫球體，使其緊密地壓在閥座上，達到*密封。
D,固定球閥的結構特點：
1、 啟閉無摩擦。這一功能完*了傳統[wiki]閥門[/wiki]因密封面之間相互摩擦而影響密封的問題。
2、 上裝式結構。對裝在管道上的閥門可直接在線檢查與維修，能有效減少裝置停車，降低成本。
3、 單閥座設計。消除了閥門中腔介質因異常升壓而影響使用安全的問題。
4、 低扭矩設計。特殊結構設計的閥桿，只需配一個小手輪閥門就能輕松啟閉。
5、 楔形密封結構。閥門是靠閥桿提供的機械力，將球楔壓到閥座上而密封，使閥門的密封性不受管線壓差變化的影響，在各種工況下密封性能都有可靠保證。
6、 密封面的自清潔結構。當球體傾離閥座時，管線中的流體沿球體密封面成360°均勻通過，不僅消除了高速流體對閥座局部的沖刷，也沖走了密封面上的聚積物，達到自清潔的目的。
4.新球形閥的工作原理
當球形閥要開啟時，首先解除檢修密封處的鎖錠，然后在檢修密封的開啟腔通入壓力油，使檢修密封處于開啟狀態，且上游檢修密封的行程開關的信號顯示開啟，在此狀況下，先后打開旁通管手動閥和液壓閥，向蝸殼內充水，一定延時后，在下游工作密封的開啟腔通入壓力油，使工作密封處于開啟狀態，且下游工作密封的行程開關的信號顯示開啟，當活門前后壓力趨于平衡，控制球形閥的壓力傳感器和壓力開關的顯示達到設定值時，接力器轉動活門由全關旋轉到全開，接著關閉旁通管液壓閥，球形閥開啟過程結束。
當球形閥要關閉時，首先打開旁通管液壓閥，接力器轉動活門由全開旋轉到全關，然后在下游工作密封的關閉腔通入壓力油，使工作密封處于關閉狀態，且下游工作密封的行程開關的信號顯示關閉，較后關閉旁通管液壓閥，水流被全部截斷，球形閥關閉過程結束。
一般情況下，上游檢修密封始終處于開啟位置，只有當機組檢修或球形閥更換工作密封時才關閉球形閥檢修密封并投入檢修密封的機械鎖錠。正常停機或機組發生事故時，在關閉導水機構的同時，還需關閉球形閥工作密封。值得一提的是球形閥工作密封是要經常被操作、動作的，而檢修密封是很少動作的。另外，在引水鋼管充滿水的情況下，球形閥活門或處于關閉，或處于開啟，不允許停留在其它位置做調節流量用。

5.新型水電站固定式球閥結構形式新球形閥的結構特點
（1）球形閥本體由分半的前閥體、后閥體、活門、自潤滑軸承及檢修密封、工作密封等零部件組成，附屬設備有旁通閥、空氣閥、部分管路和部分自動化元件等。
（2）新球形閥為橫軸型，活門中間流道直徑與上、下游引水管直徑相同，具有全開時阻力損失?。珊雎圆挥嫞?、全關時密封性能好的優點，是一種新型的雙密封環球形閥，能在機組事故且導水機構不能關閉時實現動水關閉球形閥。
（3）閥體采用偏離軸孔斜分半整鑄結構，分半面與水流方向成51°夾角，其優點是閥體分半面為整圓，便于密封，同時使分半面螺栓分布均勻，受力好，避免了沿閥體軸孔中心線垂直分半所造成軸孔兩側螺栓跨距大，把合力不足，合縫錯牙漏水現象。閥體兩側各有一個水平軸承座用于支撐閥軸和活門。閥體帶有連接上游側壓力鋼管和下游側可拆卸伸縮節的法蘭，閥體、軸承座、上游側法蘭能承受在球形閥截斷水流時水流作用在活門和閥體上的較大水推力。閥體兩側均設有整體的支撐底座，按傳遞球形閥全部垂直荷載設計。設計允許球形閥沿壓力鋼管軸線方向相對于基礎板有微小位移，因此基礎板與球形閥支撐底座接觸面需加工光滑，且該位移不會損壞或擦傷地腳螺栓、螺母。閥體頂部設置一個排氣孔，用于充水時排除閥體頂部的空氣，底部設置排污閥，用于檢修時排掉積水和沉積的泥沙。
（4）活門采用鑄鋼整體制造，具有很好的剛強度。活門兩軸身覆蓋有不銹鋼襯套，以增加活門軸抗磨蝕能力，進而保護軸承及其密封。
（5）主密封為雙面金屬密封，分為上游側檢修密封與下游側工作密封，均為可拆卸式結構。主密封包括高強度不銹鋼移動密封環和不銹鋼固定密封座，移動密封環位于閥體與過渡法蘭間的密封腔內，可根據需要控制其前后移動；固定密封環用不銹鋼螺栓把合在活門上，當活門到達全關位置后，移動密封環滑動并壓緊固定密封座，起到密封作用；在活門開啟前移動密封環離開固定密封座，解除密封。

（6）密封環位置信號裝置電信號器采用進口產品接近開關傳感器。為了保證密封環動作的可靠性，在密封環圓周上均布了四個電信號器，只有當密封環在退出位置時四個點全部接通才發出電氣信號給控制系統。在信號未發出之前，活門禁止轉動。接近開關傳感器結構見圖2。
（7）球形閥軸承采用德國進口的DEVA－BM自潤滑軸承，具有良好的承載性能。軸承瓦鑲嵌在軸承鋼套里，可隨鋼套一起在閥體不解體條件下從閥體內拆出來。鋼套外側與閥體接觸部位設有兩道O型靜密封，鋼套內側與閥軸接觸部位屬于旋轉運動密封，設兩道密封，一道接近閥體內圓，采用整圈O型橡膠密封圈，起封沙作用，盡可能防止泥沙進入軸瓦，密封槽設有旁通孔；另一道在閥體外側，采用進口格萊圈。球形閥軸承及密封結構見圖3。圖3 球形閥軸承及密封示意圖

6.新型水電站固定式球閥結構形式結語
在水電站新球形閥應用中，通過采用偏離軸孔斜分半整鑄結構，提高了合縫密封的可靠性，避免了舊閥體沿軸孔中心線垂直分半所造成的軸孔兩側螺栓跨距大、把合力不足的缺陷。同時，在球形閥軸承的運用中，采用德國進口的DE-VA－BM自潤滑軸承，改善了軸承的承載性能，進一步提高了活門軸端密封的可靠性，解決了舊球形閥活門軸端的漏水現象。通過改變移動密封環位置狀態的顯示方式，變動密封為靜密封，有效解決了舊球形閥移動密封環行程指示桿漏油現象。同時，通過在移動密封環上采用雙套密封圈設置，并在密封圈之間加開溢流口，有效避免了油混水現象的發生；通過采用高強度不銹鋼主密封，提高了密封環的抗汽蝕磨損性能，延長了密封環的使用周期。應該說，新球閥在水電站的應用是成功的，解決了舊球形閥近30年來存在的諸多問題，提高了電站的經濟效益，促進了電站安全生產長治久安。與本產品相關論文禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護