作 者： 彭建宏 谢建聪 陈晓丽
摘 要： 先容了一种新型水轮机进水球阀的结构特点、性能参数和工作原理。对阀门的液压接力器开启和重锤势能封闭、单阀座偏心密封和内压平衡阀门进出口端压差等结构进行了讨论和分析。
1 概述
水轮机是水电站的重要机电设备之一。为了保证水轮机安全和可靠的运行，水轮机的进水口处均装设有进水球阀，用于发电机组检验或机组调节系统失灵时的断流保护。由于水轮机运行的特别请求，通用系列球阀在水电站的运行中不能满足工况系统的应用请求，导致机组无法运行的现象也时有产生。为了确保水轮机组能安稳、可靠的运行，在消化接收国外先进技巧的基础上，采用全新的设计理念，研制开发出新型水轮机进水球阀。
2 重要参数
该系列阀门的重要参数：
压力（MPa）：2.942～9.807
升压压力（MPa）：3.923～12.258
公称直径（mm）：DN400～2400
阀门开启时间（s）：30～120
阀门封闭时间（s）：30～120
接力器情势：直缸摇摆式
该系列产品的外形尺寸和具体技巧参数，可根据发电机组不同的工况请求进行具体设计。
3 工作原理
新型水轮机进水球阀（图1）采用液压驱动开启，依附重锤势能实现封闭，其动作为开阀、锁定和关阀（开关型）。
（1）开阀利用液控站和接力器举升油缸的作用力，通过摇臂、重锤和阀杆等零件，带动启闭件（球体）作90°旋转。与此同时，液控站和举升油缸的作用力也通过摇臂将重锤垂直晋升，将重锤的重力转换为势能，为关阀作好动力准备。
（2）锁定可分为手动机械锁定和主动机械锁定。手动机械锁定相对照较简略，在阀门开启到位后，直接把锁定销投进或拔出。同时，设有手动锁定投进或拨出信号唆使装置。手动锁定装置可以蒙受液压接力器的最大把持压力，避免阀门误动作。主动机械锁定机构由传动油缸、机械锁定轴、电磁锁定轴和电磁铁等零件组成，具有机械电磁联合锁定功效。当阀门全开后，先由传动油缸的作用力驱动机械锁定轴投进到锁定地位进行初锁，再由电磁铁的电磁力驱动电磁锁定轴进行终锁，其锁定过程在一系列行程开关的作用下，完整主动进行。重锤的势能完整由机械锁定轴蒙受，机械锁定轴的退出受到电磁锁定轴的束缚，而电磁锁定轴的退出则受到电磁铁的电磁力把持。在电磁铁不失电的条件下，电磁锁定轴和机械锁定轴能够实现安全把持，即使重锤过重或阀门长时间开启，重锤（包含启闭件）也始终保持在原地位，确保阀门开启后始终处于全开状态（最小流阻状态），其间无需采用补油或补压等措施。
（3）关阀主动机械锁定机构的关阀有3种情况，即人为关阀、水泵（或阀门）自身故障失电关阀和外线失电关阀。不管哪种情况关阀，只须让电磁铁失电即可按预定程序主动封闭，在电磁铁失电瞬间，电磁力即刻同步消散。电磁锁定轴一旦失往电磁力的作用则即刻开锁，机械锁定轴在失往电磁锁定轴的束缚后也即刻开锁，此时重锤的势能立即将重锤、摇臂和阀轴等零件带动封闭件按照预先调定的快关、缓冲和慢关程序作封闭运动，完成关阀动作循环。在阀门的封闭过程中，必需消除举升油缸下腔的油液，据此，采用把持并调节举升油缸排油速度的方法，能有效地对阀门的封闭速度进行把持。阀门的封闭过程分为快关、缓冲和慢关3个程序，其快关时间、慢关时间、快关角度及慢关角度都可以根据工况系统的需要进行调节，能有效的防止管道内产生水锤。
开阀前，可先打开内部平衡阀门前后压差机构，其信号可以传送到主控室。阀门在开启状态下，液控装置系统有主动保压和手动锁定双重保护，同时设有地位信号唆使装置以及手动锁定投进或拨出信号唆使装置。电气把持可根据用户需要履行普通把持或PLC把持，实现泵阀联动，并可实现远程把持及与盘算机联控。而且，一个液压站可以同时对多台进水球阀进行调控。
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