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大型進水液控蝶閥在水電站中的應用

1 蝶閥的應用
 當水輪發(fā)電機組采用一管多機或引水鋼管過長時，須裝設(shè)水輪機進水閥。若是一管多機時，裝設(shè)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(shè)進水閥可以在機組事故甩負荷又遇到常規(guī)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(diào)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(gòu)的嚴重破壞。
水電站水輪機進水閥直徑為5000mm，進水閥直徑在國內(nèi)為特大型閥門。
2 系統(tǒng)組成及作用
1) 系統(tǒng)組成
進水蝶閥系統(tǒng)由雙密封液動蝶閥、液壓驅(qū)動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)及附屬設(shè)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(jié)構(gòu)，兩道密封分為工作密封和檢修密封；液壓驅(qū)動系統(tǒng)由液壓站和操作機構(gòu)2部分組成，每臺進水閥配有1臺液壓站，操作機構(gòu)采用中壓單接力器；控制系統(tǒng)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(cè)設(shè)一伸縮節(jié)，可方便進水閥的安裝、拆裝和檢修。
2) 雙密封進水閥主要作用
關(guān)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(diào)速系統(tǒng)發(fā)生故障，機組轉(zhuǎn)速升高到整定值的情況下，能動水緊急關(guān)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(fā)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(jié)構(gòu)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(shè)有上、下游兩個密封裝置，即在進水閥出水端設(shè)置工作密封副，在進水端設(shè)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(diào)的成熟技術(shù)，即硬橡膠——不銹鋼密封結(jié)構(gòu)。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(diào)節(jié)。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(guān)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(jié)構(gòu)形式。閥體密封圈為動密封環(huán)，采用錐面形式，活門密封圈為自密封式的球形密封環(huán)。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(huán)采用閥前水壓驅(qū)動，并配備獨立的增壓裝置，且在閥門外部設(shè)有動密封環(huán)位置的指示機構(gòu)。當活門旋轉(zhuǎn)時，動密封環(huán)先行脫離，使兩密封面無旋轉(zhuǎn)磨擦，開啟力矩小。檢修密封采用硬質(zhì)合金的金屬硬密封結(jié)構(gòu)，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
進水蝴蝶閥液壓控制系統(tǒng)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(tǒng)的輔助設(shè)備及元件組成。液壓驅(qū)動系統(tǒng)由液壓站和操作機構(gòu)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(tǒng)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(chǎn)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(jīng)液壓閥快速流向操作機構(gòu)，而將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，從而在驅(qū)動主接力器、鎖定接力器和旁通閥接力器過程中實現(xiàn)進水閥的動作動能。
5 控制系統(tǒng)
進水液動雙密封蝶閥的控制系統(tǒng)以PLC（可編程控制器）為核心，采用工業(yè)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(guān)，也可由中控室對整個進水閥系統(tǒng)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(tǒng)的壓力、油溫及活門的位置，通過PLC或計算機進行監(jiān)控，對進水閥系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行分析，提出報警信息或自動采取緊急措施。
2)采用工業(yè)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(tǒng)的動態(tài)壓力、保壓時間、油泵電機的啟動次數(shù)、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(tǒng)的操作指南、維修向?qū)У燃夹g(shù)資料。
3)設(shè)有與中央控制室通訊的接口，可將進水閥系統(tǒng)的控制納入水電站的集中控制系統(tǒng)中。以實現(xiàn)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(xiàn)遠程監(jiān)控或管理，而且可實現(xiàn)廠方對用戶的遠程技術(shù)服務。
5)該大型蝶閥自投入運行以來運行穩(wěn)定，關(guān)閥過程中未發(fā)現(xiàn)有異常情況，其漏水量幾乎為0，在緊急事故時能可靠動作。