筒形阀在潘口水电站中的应用

郭梅艳

摘要：在以往的文献中，把水轮机引水系统中装置在水轮机蜗壳前的阀门统称为进水阀（又称主阀）。而水力机械家族的新成员——筒形阀，它作为截止阀的一种，安装在水轮机固定导叶和活动导叶之间，属于导水机构的一部分，越来越受到人们的普遍重视。在国际上，它的理论研究正趋于成熟，在国内，它已开始在立式混流水轮发电机组当中得到应用，并有逐步发展的趋势。

关键词： 筒形阀 ；结构型式 ；液压操作系统 ；应用前景

Abstract: in the literature of the past, the turbine water diversion system in the device in front of the spiral case are collectively referred to as fill valve valve (also known as the main valve). And the new members of the family of hydraulic machinery, the cylinder valve, it is used as a cut-off valve, installed in the turbine fixed between the guide vane, guide vane and activities were part of the water agencies, paid attention to by more and more get of people. Internationally, its theoretical research are mature, at home, it has begun to get in the middle of the vertical mixing water wheel generator set applications, there is trend of gradual development.

Key words: the cylindrical valve; Structure; Hydraulic operating system; The application prospect

中图分类号：[TM622] 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

漫湾水电站是我国第一家采用筒形阀的电站，而黄河小浪底水利枢纽工程则是国内第一家采用大型筒形阀的水利枢纽工程（装机总容量6×30万kw/h，筒形阀阀体最大外径为8.39米，重约46吨），湖北潘口水电站机组安装时也采用了筒形阀。

二、筒形阀设置的目的

1．设置筒形阀可以构成机组部分试验的安全工作条件。

在压力钢管冲水的情况下，关闭筒形阀后，可以完全截断水流，进行导水机构的无水试验。

2．停机时关闭筒形阀可以减少机组漏水量。

当机组较长时间停机时，由于导叶汽蚀和磨损，一般导叶漏水量为机组最大流量的2～3%，严重的可达5%，造成水流的大量损失。设置筒形阀后，由于筒形阀的密封严密，可以大大减少漏水损失。

3．防止机组飞逸事故的扩大。

当机组发生事故时，可以迅速关闭筒形阀，截断水流，防止机组飞逸事故的进一步扩大。

4．设置筒形阀可以取代进水口的快速闸门。

当导叶发生故障时，它作为距导叶最近的一道阀门可以迅速关闭，截断进入转轮的水流，从某中程度起到了快速门的作用，而取代快速门可以节约大量投资。

5．设置筒形阀可以在不拆卸发电机组设备的情况下，对水轮机组进行全面的检修。

检修时排空蜗壳里的水，将顶盖与顶盖支持环之间的把合螺栓松开，在筒形阀下安装检修支撑，这时关闭筒形阀，筒形阀体会落于检修支撑上将顶盖顶起，从而进行整个水轮机组的检修。

三、设置条件

筒形阀虽然具有上述5大优点，但是由于设置筒形阀增大了整个机组的体积，对于卧式机组来说还处于研究阶段，只适用于立式机组。潘口水电站经过技术经济对比，并考虑实用性和快速截水、安全有保障的特点，采用了立式机组并设置筒形阀的机组结构。

四、对筒形阀的技术要求

筒形阀是机组和水电站的重要安全保护设备，因此，对筒形阀的结构和性能有较高的要求。其主要技术要求如下：

1.结构简单、 工作可靠、操作简便。

2.应有严密的止水装置，减小漏水。

3.筒形阀本身及其操作机构的结构和强度应能满足运行的要求。发生事故时，能在动水压力下迅速关闭。关闭时间，应满足机组调保计算的要求，潘口水电站中要求筒形阀的关闭时间为70秒左右。

4.筒形阀的操作系统能够满足机组运行保护的要求。尽管筒形阀的液压操作系统和调速系统共用一套油压系统，当系统油压丧失或调速系统失灵时，筒形阀的操作系统能够靠自储压力油打开相关阀门，形成自循环系统，然后靠阀体自重和水压力关闭阀门。

筒形阀通常只有全开和全关两种情况。未设计部分开启调节流量功能，以免造成过大的水力损失和影响水流稳定。筒形阀和其他的进水阀一样，也不宜在动水情况下开启，因为这样需要更大的操作力。

五、筒形阀的型式及其主要构件

筒形阀的结构型式为立式，主要由圆筒形的阀体、导向装置、密封装置、锁定装置及其操作机构等组成（见筒形阀装配图）。

筒形阀关闭时，圆筒形的阀体落于固定导叶和活动导叶之间的座环下环之上，封闭水流的通路；筒形阀开启时，阀体被提至顶盖和顶盖支持环之间，水流从阀体底部流过。

1．阀体

阀体是筒形阀的主要部件，它要封闭水流，承受水压力，承受操作力，因此要有足够的刚度和强度。

阀体采用钢板焊接结构型式。其顶部和底部与密封条接触的止水部位均焊有不锈钢抗磨板，其作用是抵抗气蚀，增加止水性能，另外还可增加刚性，防止变形。

由于阀体直径较大，整体运输受到限制，因此采用阀体分瓣形式，共分为四瓣。分瓣组合面布置在与控制机构和锁定装置相偏离的角度。

2．导向装置

导向装置分为固定和活动两部分：固定部分位于机组埋件之上,主要是装焊在座环固定导叶上的不锈钢抗磨扳和焊在顶盖支持环上的导向滑块，其中导向滑块与固定导叶上的不锈钢抗磨板一一相对应；活动部分位于筒形阀阀体之上，主要是阀体上的导向槽和用螺钉把合在其内的铜制导向扳。活动部分和固定部分是一一对应的。安装时应先对各部件进行标记明示，防止装错。

筒形阀导向装置中的导向间隙是衡量其安装质量好坏的一个重要指标。如果导向间隙过小，则容易造成阀体运动过程中的卡阻，如果导向间隙过大，则造成阀体运动的偏移，从而使筒形阀的操作力过大。它的好坏主要取决于导向装置的机加工条件和质量；由于导向装置的固定部分均为分瓣到货，因此，顶盖支持环上的固定滑块和座环固定导叶上的不锈钢抗磨扳，均要在这部分机组埋件安装完毕且混凝土回填完后进行统一的机加工，这样才能保证二者的同心度。

3．密封装置

筒形阀的密封装置主要包括两部分：

顶密封（见附图）。筒形阀的顶密封（均为不锈钢）主要包括：密封座（可分瓣到货后进行现场组焊）、上密封压扳（分瓣）和“△”形密封条组成。其中，密封条是通过密封压扳用螺钉把合在组焊成整体的密封座之上，这部分组装成整体后，安装于顶盖底部的外缘；整体安装完毕后，密封条的凸出部分正好露于顶盖底部外缘的上侧。当筒形阀关闭时，焊在阀体顶部内缘的不锈钢凸台正好压在密封条上，将水流挡在筒形阀之外。