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水轮机进水阀门的作用和类型

[ 2013-07-22 ]
水轮机进水阀门的作用和类型
    在水轮机进水系统中,根据水电站运行和检修的需要,在不同的位置上应装设相应的闸门或阀门。如进水口的工作闸门和检修闸门,水轮机蜗壳前的阀门以及尾水闸门等。通常装设在水轮机蜗壳前的阀门称为进水阀(又称主阀)。
    闸门和阀门都是控制水上建筑物中的过水孔口。用来安全地调节上、下游水位或流量,以便发电、排水、排沙、过船、过木和其他漂浮物。
    一般的闸、阀门主要由以下部分组成:
    (1)活动部分;它是关闭孔口而又能开放孔口的堵水体。
    (2)埋设部分:它是固定在水下建筑物小的构件,起到承载的作用。
    (3)启闭机械:操作闸、阀门活动部分的控制设备。

    一、水轮机进水阀门的作用
    (1)为机组检修提供安全的工作条件。当电站由一根总水管引水同时供几台机组发电时.每台机组前需装一只进水阀,这样当一台机组检修时,关闭该机的进水阀则不会影响其它机组的正常运行。
    (2)停机时减少机组漏水量和缩短重新启动需要的时间。在机组停机时,水轮机导叶不可能严密地关闭,总有一定的漏水量,特别是经过一段时间的运行后,由于导叶间隙处产生气蚀和磨损,使导叶间隙变大,漏水量增大。一般导叶全关时的漏水量为水轮机最大流量的2%一3%:严重地甚至可达5%,造成水能大量损失。所以当机组长时间停机时应关闭进木阀.可以大大减少漏水量。
    机组短时间停机,一般不关闭进水口闸门。因为放掉了压力水管内的水,当机组再次投入运行时又要重新充水,既延长了机组起动时间,又使机组不能随时保持备用状态,失去了水电站运行的灵活性和速动性。团此装设进水阀对丁高水头长压力引水管道的水电站作用更为明显。
    (3)防止机组飞逸事故扩大
    进水阀可作为机组过速的后备保护,当机组甩负荷,调速器又发生故障不能关闭,使导叶失控,此时应紧急关闭进水阀、截断水流,防止机组飞逸时间超过允许值,避免事故扩大。

    二、对进水阀的技术要求
    (1)操作简便,体积小,重量轻;
    (2)应该有严密的止水装置.减少漏水、以便对阀后部件进行检修工作。
    (3)阀门及其操作机构的结构和强度应满足远行的要求。发生事故时,能在一定的动水压力下迅速关闭。关闭时间应满足发电机飞逸转速允许延续的时间和压力管道允许的水锤压力值的要求,’一般为1~3min。如采用高压油液从传动阀门,可在30~50s内紧急关闭。仅作检修机组用的进水阀,启闭时间由运行方案决定,一般为2~5min(在静水中动作)。
    进水阀通常只有全开和全关两种情况、不能作部分开启来调节流量,以免造成过大的水力损失,影响水流稳定。进水阀不允许动水情况下开启,因为这需要更大的操作力矩。

    三、进水阀的设置条件
    进水阀价格昂贵,装设进水阀将增加土建投资和设备安装运行费用,因此,装设进水阀应在下列条件下进行:
    (1)当一根输水总管供给几台水轮机用水时,应在电台水轮机前设量进水阀。
    (2)对水头大于120m的单元输水管。可以考虑设置进水阀。因为高水头引水式电站压力管道较长,充水时间长;此外水电站水头越高导叶漏水越严重,因此能量损失较高。  高水头电站,也可以装设两台阀门。  —个装在压力钢管的始端,另一个装在水轮机前,分别作为压力钢管和机组的保护设施。
    (3)对于最大水头小于120m,长度较短的单元输水管,例如坝后式水电站,一般装设快速闸门。

    四、进水阀门的类型及选择
    水电站中比较广泛采用的进水阀则式有蝴蝶阀、闸阀球阀。蝴蝶阀和球阀的性能比较见表10-1。
    (1)闸阀:常用于管径0.5m以下的场合
    (2)蝴蝶阀(有时简称“蝶阀”):水头在200m以下广泛采用蝴蝶阀,它具有尺寸小,启闭时间短、操作力小,价格便宜等优点。
    (3)球阀:适用于高水头,具有全开时水流阻力小,全关时密封性能好,漏水量等优点。
表10-1 蝴蝶阀和球阀的比较
项目 蝴蝶阀 球阀
应用水头范围(m) <200 ≥200
阀门直径 大于进水管直径 等于进水管直径
水头损失 较小 接近于零
漏水量 较小 很小
结构尺寸 结构较简单、外形尺寸较小 结构较复杂、外形尺寸较大
配套设备 安装伸缩节、空气阀、旁通阀 安装伸缩节、空气阀、旁通阀、卸荷阀

注:应用水头不包括水锤升压。
球阀的应用水头国外已达950m,最大直径为3.4m,蝴蝶阀的最大直径为8,.23m。

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