水輪機(jī)進(jìn)水閥的作用及設(shè)置條件

 在水電站中，為滿足運(yùn)行和檢修的需要，水輪機(jī)的過水系統(tǒng)中總要設(shè)置一些閘門或閥門，如壓力管道進(jìn)水口閘門、壓力管道末端蝸殼前的閥門、水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和水輪機(jī)后的尾水閘門等。在壓力管道末端、 水輪機(jī)蝸殼之前所設(shè)的閥門稱為水輪機(jī)進(jìn)水閥，簡(jiǎn)稱 進(jìn)水閥或主閥。

水輪機(jī)的進(jìn)水管道上一般都設(shè)有進(jìn)水閥門，其安裝位置取決于水輪機(jī)?%）2?引水管道在正常工況和事故狀態(tài)下運(yùn)行可靠性的要求，也取決于水電站水工建筑布置及整個(gè)水力樞紐的經(jīng)濟(jì)因素。

一般在水電站的進(jìn)水口裝設(shè)事故閥門（或快速閘門）和檢修閥門，水輪機(jī)進(jìn)水管為明管時(shí)應(yīng)裝設(shè)快速閘門。對(duì)于進(jìn)水管道較長的水電站，由于管道的充水和放空時(shí)間較長，可在水輪機(jī)前增設(shè)一個(gè)閥門（圖 24-1）,這樣在事故情況下，裝于水輪機(jī)前的閥門可比安裝在引水管始端的閥門能更快地切斷流向水輪機(jī)的水流，此外它還允許進(jìn)行水輪機(jī)檢修而無須排空引水管道。

另外，當(dāng)幾臺(tái)水輪機(jī)共用一根進(jìn)水管道時(shí)，每臺(tái)水輪機(jī)的前面分進(jìn)水管道上一般應(yīng)裝設(shè)一個(gè)閥門，以 便一臺(tái)機(jī)組檢修時(shí)，不影響其他機(jī)組的正常運(yùn)行。

有時(shí)為減小引水系統(tǒng)的壓力上升，在水輪機(jī)蝸殼進(jìn)水口的旁通管路上還裝設(shè)放空閥，與水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)；對(duì)于泥沙含量較大，且水輪機(jī)引水管道直徑很大的水電站，為減小對(duì)水輪機(jī)過流表面的磨損同時(shí)減少水電站的成本，在水輪機(jī)的固定導(dǎo)葉與活動(dòng)導(dǎo)葉 之間裝設(shè)圓筒閥。

24. 2.1水輪機(jī)進(jìn)水閥的作用

進(jìn)水閥只有全開及全關(guān)兩種工作位置，不進(jìn)行水輪機(jī)進(jìn)水流量的調(diào)節(jié)，其作用包括如下幾個(gè)方面。

①為機(jī)組檢修提供安全工作條件。當(dāng)電站采用一根壓力管道向兩臺(tái)或兩臺(tái)以上機(jī)組供水的聯(lián)合或分組供水方式時(shí)，其中一臺(tái)機(jī)組檢修，可關(guān)閉它的進(jìn)水閥，從而在不影響其他機(jī)組運(yùn)行的前提下形成安全工作條件。

②停機(jī)時(shí)減少機(jī)組漏水量，開機(jī)時(shí)縮短啟動(dòng)所需要的時(shí)間。水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)往往關(guān)閉不嚴(yán)，在停機(jī)后存在較大的漏水量。這不僅浪費(fèi)了水能，還會(huì)因漏水在縫隙處引起汽蝕破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般導(dǎo)葉漏水量為水輪機(jī)zui大流量的2%?3%，嚴(yán)重的可達(dá)5%， 某些水頭較高的小型機(jī)組甚至因漏水量過大而不能停機(jī)。當(dāng)機(jī)組較長時(shí)間停機(jī)時(shí)，關(guān)閉其進(jìn)水閥就可以大大減少漏水量。

機(jī)組較短時(shí)間停機(jī)時(shí)，一般不關(guān)閉壓力管道進(jìn)水口閘門。因?yàn)檫@樣會(huì)因管末漏水而放掉壓力管內(nèi)的水，再次啟動(dòng)前又需要重新進(jìn)行壓力管道充水，既延長了機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，又使機(jī)組不能隨時(shí)保持備用狀態(tài)，失去了水電站運(yùn)行的靈活性和速動(dòng)性。關(guān)閉進(jìn)水閥則可以既減少漏水又縮短再次啟動(dòng)機(jī)組所需要的時(shí)間。對(duì)于有較長壓力管的中、高水頭電站，水輪機(jī)進(jìn)水閥的這一作用更為明顯。

③防止機(jī)組飛逸事故擴(kuò)大。當(dāng)機(jī)組或調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，水輪機(jī)不能及時(shí)關(guān)閉可能會(huì)造成機(jī)組飛逸事故，此時(shí)轉(zhuǎn)速信號(hào)器應(yīng)自動(dòng)發(fā)出指令緊急關(guān)閉水輪機(jī)進(jìn)水閥，快速切斷水流，防止機(jī)組飛逸，避免事故擴(kuò)大。如果沒有設(shè)置水輪機(jī)進(jìn)水閥，則應(yīng)快速關(guān)閉壓力管道進(jìn)水口閘門，但由于壓力管排空需要時(shí)間， 機(jī)組飛逸時(shí)間會(huì)較長。 %"6lt;/p>

24.2.2水輪機(jī)進(jìn)水閥的設(shè)置條件

%0）基于上述作用，設(shè)置進(jìn)水閥是必要的。但是進(jìn)水閥造價(jià)昂貴，而且會(huì)增大土建和安裝工作量，因而只在必要時(shí)設(shè)置進(jìn)水閥。

①采用一根壓力管道向兩臺(tái)或兩臺(tái)以上機(jī)組供水的聯(lián)合或分組供水方式的電站，在每臺(tái)水輪機(jī)前必須設(shè)置進(jìn)水閥。

②采用單元供水方式的高水頭（大于120m）或長管道（一臺(tái)機(jī)組一根壓力管道）的電站，可考慮在每臺(tái)水輪機(jī)前設(shè)置進(jìn)水閥。原因是高水頭水電站壓力引水管較長，充水時(shí)間長，且水頭越高，水輪機(jī)漏水越嚴(yán)重，能量的損失也越大。

③當(dāng)水頭較低（小于120m）且管道較短時(shí)，一 般不設(shè)進(jìn)水閥，但壓力管道進(jìn)水口應(yīng)裝有快速閥門， 并與機(jī)組的過程保護(hù)聯(lián)動(dòng)。必要時(shí)，經(jīng)過論證也可以設(shè)置水輪機(jī)進(jìn)水閥。如某些多泥沙河流上的中、低水頭電站，由于壓力管道進(jìn)水口閘門容易磨損和淤沙， 不能保證快速切斷水流，因而也設(shè)置了進(jìn)水閥。

④單元供水水輪機(jī)進(jìn)水閥設(shè)置考慮因素中的水頭高低、管道長短，在工程實(shí)踐中沒有一個(gè)具體的界定數(shù)據(jù)，可從投資和%E（??行方面綜合分析確定。

24. 2. 3對(duì)水輪機(jī)進(jìn)水閥的技術(shù)要求

由于進(jìn)水閥是機(jī)組和水電站的重要保護(hù)裝置，所以對(duì)進(jìn)水閥的結(jié)構(gòu)和性能應(yīng)有一定的技術(shù)要求。

①進(jìn)水閥應(yīng)工作可靠，操作簡(jiǎn)便。

②進(jìn)水閥應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。

③進(jìn)水閥應(yīng)性能*，有嚴(yán)密的止水密封裝置， 減少漏水，以便于閥后部件進(jìn)行檢修工作。

④進(jìn)水閥及其操作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度應(yīng)滿足運(yùn)行要求，能承受各種工況的水壓力和振動(dòng)，而且不致有過大的變形。當(dāng)機(jī)組發(fā)生事故時(shí)，能在動(dòng)水壓力作用下迅速關(guān)閉，其關(guān)閉時(shí)間應(yīng)滿足發(fā)電機(jī)飛逸允許延續(xù)的時(shí)間和壓力引水管允許水錘壓力值的要求，一般 不大于2min。而采用液壓操作直徑小于3m的蝶閥、 直徑小于lm的閘閥或球閥則不大于lmin。

僅作為機(jī)組檢修時(shí)截?cái)嗨饔玫倪M(jìn)水閥，啟閉時(shí)間根據(jù)運(yùn)行要求確定，一般為2?5min。此時(shí)閥門通常是在靜水中關(guān)閉的。

進(jìn)水閥通常只有全開和全關(guān)兩種工況，不允許部分開啟來調(diào)節(jié)流量，以免造成過大的水力損失和影響水流穩(wěn)定，從而引起過大的振動(dòng)。進(jìn)水閥也不允許在動(dòng)水情況下開啟，這樣既加大了操作力矩，運(yùn)行上也不需要。

進(jìn)水閥的編號(hào)包括3部分5個(gè)要素，各部分以相連。第1部分為閥門的類型和承受的zui高凈水 頭（單位m），第2部分為閥門的閥軸布置方式和操作方式，第3部分為閥門的公稱通徑（單位：cm）。

①閥門的類型代號(hào)：DF餅型、單板型、拱頂型蝶閥；PDF平板型蝶閥；QF—一雙面密封球閥；TF圓筒閥。

②閥軸的布置方式代號(hào)：W^臣卜軸；L立軸。

③操作方式代號(hào)：Y—一油壓操作；C—水壓操作；D電動(dòng)操作；S^手動(dòng)操作。

④公稱通徑：蝶閥和球閥是指與上、下游壓力水管相連處，閥體的通流內(nèi)徑，若兩側(cè)內(nèi)徑不相同， 則取小值；圓筒閥是指與水輪機(jī)座環(huán)固定導(dǎo)葉上的導(dǎo)向板相配的筒體外徑。

⑤閥門型號(hào)標(biāo)注示例：PDF200-WY-420表示平 板型蝶閥；QF540-WY-175 表示球閥； TF182-LY-935表示圓筒閥。PDF200WY-420 表示平板型蝶閥，zui高凈水頭200m，閥軸臥式布置，油壓?%（D作，閥門公稱尺寸DN4200。

閘閥、對(duì)夾式蝶閥及浮動(dòng)球式球閥的型號(hào)編制按JB/T 308—2004《閥門型號(hào)編制方法》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。