新型水電站固定式球閥結(jié)構(gòu)形式

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹新型水電站固定式球閥結(jié)構(gòu)形式本文介紹了舊球閥在運行中存在的問題、新球閥的工作原理及結(jié)構(gòu)特點，闡述了在新球形閥的應(yīng)用中，通過采用新結(jié)構(gòu)、新工藝，藝，解決了水電站球形閥困擾的問題，促進了電站安全生產(chǎn)、長治久安。
2.新型水電站固定式球閥結(jié)構(gòu)形式舊球形閥運行中存在的主要問題
2.1 活門軸端漏水
球形閥經(jīng)過較長時間運行后，活門兩端轉(zhuǎn)軸與軸套間由于摩擦磨損會形成相對的橢圓，U型橡皮密封的性能隨之下降，水即會從軸端處漏出，沖刷損壞軸端密封圈，造成軸端漏水；而要處理漏水只有全站停機停水，放空壓力鋼管內(nèi)的積水后方能進行。造成這種現(xiàn)象的主要原因是閥體組合縫正處在軸端的，閥體沿活門軸孔中心線分半，造成軸孔兩側(cè)螺栓孔跨距大、把合力不足引起的。這種設(shè)備固有的結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致的合縫面漏水給檢修帶來了極大的麻煩，給電站的安全運行帶來了隱患，給電站的經(jīng)濟效益帶來了巨大的損失。
2.2 移動密封環(huán)行程指示桿漏油
球形閥在運行過程中會經(jīng)常動作移動密封環(huán)，特別是工作密封移動環(huán)，在每次球形閥開關(guān)過程中都會動作一次，從而帶動安裝在移動密封環(huán)上的行程指示桿就會動作一次。雖然行程指示桿使用了兩道O型橡膠密封，但由于是動密封，球形閥經(jīng)較長時間運行后，行程指示桿密封就會因性能下降而漏油，進而造成壓油裝置油料損失，給電站經(jīng)濟運行帶來影響。行程指示桿密封裝置見圖1。
本發(fā)明公開了一種開啟和關(guān)閉迅速的固定式球閥，包括：閥體，所述閥體的左右兩側(cè)分別通過螺栓設(shè)置在上蓋和下蓋，在上蓋和下蓋內(nèi)分別設(shè)置有通道，在所述閥體內(nèi)設(shè)置有球體，在球體內(nèi)設(shè)置有通道，球體的上端與閥桿相連接，閥桿的上端與閥桿操作機構(gòu)相連接，所述的球體的上端設(shè)置在上軸承座內(nèi)，所述的球體的下端設(shè)置在下軸承座內(nèi)，所述的上軸承座和下軸承座分別通過定位銷固定在上蓋和下蓋上，在所述球體與上軸承座和下軸承座分別設(shè)置有球體止推墊片在所述球體與上蓋和下蓋之間分別設(shè)置有閥座。優(yōu)點是：開啟和關(guān)閉迅速，摩擦力小，使用壽命長，密封效果好，可以很好地滿足使用要求。圖1 行程指示桿密封裝置圖
2.3 密封環(huán)漏水大
由于電站水頭高且所處河段屬山區(qū)河流，河水中泥沙含量大，球形閥在運行過程中密封環(huán)止水面常會因關(guān)閉不嚴(yán)而漏水，引起密封環(huán)汽蝕磨損，從而加速密封環(huán)的損壞，造成密封環(huán)漏水過大，進而影響機組大修和正常的安全運行。
鑒于以上種種原因，結(jié)合“5.12”震后恢復(fù)生產(chǎn)，我廠決定對水電站球形閥進行改造，重點對球形閥的結(jié)構(gòu)進行了重新設(shè)計，使其滿足電站安全生產(chǎn)的需要。

3.新型水電站固定式球閥結(jié)構(gòu)形式新球形閥的基本參數(shù)（表1）
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥表1 新球形閥基本參數(shù)表固定球閥,法蘭閘閥,法蘭蝶閥和氧氣減壓閥是同屬一個類型的閥門，區(qū)別在它的關(guān)閉件是個球體，球體繞閥體中心線作旋轉(zhuǎn)來達到開啟、關(guān)閉的一種閥門。 球閥在管路中主要用來做切斷、分配和改變介質(zhì)的流動方向。球閥是近年來被廣泛采用的一種新型閥門，
A, 固定球閥具有以下優(yōu)點： 
1． 流體阻力小，其阻力系數(shù)與同長度的管段相等。 
2． 結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。 
3． 緊密可靠，目前球閥的密封面材料廣泛使用塑料、密封性好，在真空系統(tǒng)中也已廣泛使用。 
4． 操作方便，開閉迅速，從全開到全關(guān)只要旋轉(zhuǎn)90°，便于遠(yuǎn)距離的控制。 
5． 維修方便，球閥結(jié)構(gòu)簡單，密封圈一般都是活動的，拆卸更換都比較方便。 
6． 在全開或全閉時，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，介質(zhì)通過時，不會引起閥門密封面的侵蝕。 
7． 適用范圍廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應(yīng)用。 球旋轉(zhuǎn)90度時，在進、出口處應(yīng)全部呈現(xiàn)球面，從而截斷流動。 

B,新型水電站固定式球閥結(jié)構(gòu)形式固定球閥的工作原理如下：
一、開啟過程
1在關(guān)閉位置，球體受閥桿的[wiki]機械[/wiki]施壓作用，緊壓在閥座上。
2當(dāng)逆時針轉(zhuǎn)動手輪時，閥桿則反向運動，其底部角形平面使球體脫開閥座。
3閥桿繼續(xù)提升，并與閥桿螺旋槽內(nèi)的導(dǎo)銷相互作用，使球體開始無摩擦地旋轉(zhuǎn)。
4直至到全開位置，閥桿提升到極限位置，球體旋轉(zhuǎn)到全開位置。
C,、固定球閥關(guān)閉過程
1關(guān)閉時，順時針旋轉(zhuǎn)手輪，閥桿開始下降并使球體離開閥座開始旋轉(zhuǎn)。
2繼續(xù)旋轉(zhuǎn)手輪，閥桿受到嵌于其上螺旋槽內(nèi)的導(dǎo)銷的作用，使閥桿和球體同時旋轉(zhuǎn)90°。
3 快要關(guān)閉時，球體已在與閥座無接觸的情況下旋轉(zhuǎn)了90°。
4手輪轉(zhuǎn)動的后幾圈，閥桿底部的角形平面機械地楔向壓迫球體，使其緊密地壓在閥座上，達到*密封。
D,固定球閥的結(jié)構(gòu)特點：
1、 啟閉無摩擦。這一功能完*了傳統(tǒng)[wiki]閥門[/wiki]因密封面之間相互摩擦而影響密封的問題。
2、 上裝式結(jié)構(gòu)。對裝在管道上的閥門可直接在線檢查與維修，能有效減少裝置停車，降低成本。
3、 單閥座設(shè)計。消除了閥門中腔介質(zhì)因異常升壓而影響使用安全的問題。
4、 低扭矩設(shè)計。特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計的閥桿，只需配一個小手輪閥門就能輕松啟閉。
5、 楔形密封結(jié)構(gòu)。閥門是靠閥桿提供的機械力，將球楔壓到閥座上而密封，使閥門的密封性不受管線壓差變化的影響，在各種工況下密封性能都有可靠保證。
6、 密封面的自清潔結(jié)構(gòu)。當(dāng)球體傾離閥座時，管線中的流體沿球體密封面成360°均勻通過，不僅消除了高速流體對閥座局部的沖刷，也沖走了密封面上的聚積物，達到自清潔的目的。
4.新球形閥的工作原理
當(dāng)球形閥要開啟時，首先解除檢修密封處的鎖錠，然后在檢修密封的開啟腔通入壓力油，使檢修密封處于開啟狀態(tài)，且上游檢修密封的行程開關(guān)的信號顯示開啟，在此狀況下，先后打開旁通管手動閥和液壓閥，向蝸殼內(nèi)充水，一定延時后，在下游工作密封的開啟腔通入壓力油，使工作密封處于開啟狀態(tài)，且下游工作密封的行程開關(guān)的信號顯示開啟，當(dāng)活門前后壓力趨于平衡，控制球形閥的壓力傳感器和壓力開關(guān)的顯示達到設(shè)定值時，接力器轉(zhuǎn)動活門由全關(guān)旋轉(zhuǎn)到全開，接著關(guān)閉旁通管液壓閥，球形閥開啟過程結(jié)束。
當(dāng)球形閥要關(guān)閉時，首先打開旁通管液壓閥，接力器轉(zhuǎn)動活門由全開旋轉(zhuǎn)到全關(guān)，然后在下游工作密封的關(guān)閉腔通入壓力油，使工作密封處于關(guān)閉狀態(tài)，且下游工作密封的行程開關(guān)的信號顯示關(guān)閉，較后關(guān)閉旁通管液壓閥，水流被全部截斷，球形閥關(guān)閉過程結(jié)束。
一般情況下，上游檢修密封始終處于開啟位置，只有當(dāng)機組檢修或球形閥更換工作密封時才關(guān)閉球形閥檢修密封并投入檢修密封的機械鎖錠。正常停機或機組發(fā)生事故時，在關(guān)閉導(dǎo)水機構(gòu)的同時，還需關(guān)閉球形閥工作密封。值得一提的是球形閥工作密封是要經(jīng)常被操作、動作的，而檢修密封是很少動作的。另外，在引水鋼管充滿水的情況下，球形閥活門或處于關(guān)閉，或處于開啟，不允許停留在其它位置做調(diào)節(jié)流量用。

5.新型水電站固定式球閥結(jié)構(gòu)形式新球形閥的結(jié)構(gòu)特點
（1）球形閥本體由分半的前閥體、后閥體、活門、自潤滑軸承及檢修密封、工作密封等零部件組成，附屬設(shè)備有旁通閥、空氣閥、部分管路和部分自動化元件等。
（2）新球形閥為橫軸型，活門中間流道直徑與上、下游引水管直徑相同，具有全開時阻力損失?。珊雎圆挥嫞?、全關(guān)時密封性能好的優(yōu)點，是一種新型的雙密封環(huán)球形閥，能在機組事故且導(dǎo)水機構(gòu)不能關(guān)閉時實現(xiàn)動水關(guān)閉球形閥。
（3）閥體采用偏離軸孔斜分半整鑄結(jié)構(gòu)，分半面與水流方向成51°夾角，其優(yōu)點是閥體分半面為整圓，便于密封，同時使分半面螺栓分布均勻，受力好，避免了沿閥體軸孔中心線垂直分半所造成軸孔兩側(cè)螺栓跨距大，把合力不足，合縫錯牙漏水現(xiàn)象。閥體兩側(cè)各有一個水平軸承座用于支撐閥軸和活門。閥體帶有連接上游側(cè)壓力鋼管和下游側(cè)可拆卸伸縮節(jié)的法蘭，閥體、軸承座、上游側(cè)法蘭能承受在球形閥截斷水流時水流作用在活門和閥體上的較大水推力。閥體兩側(cè)均設(shè)有整體的支撐底座，按傳遞球形閥全部垂直荷載設(shè)計。設(shè)計允許球形閥沿壓力鋼管軸線方向相對于基礎(chǔ)板有微小位移，因此基礎(chǔ)板與球形閥支撐底座接觸面需加工光滑，且該位移不會損壞或擦傷地腳螺栓、螺母。閥體頂部設(shè)置一個排氣孔，用于充水時排除閥體頂部的空氣，底部設(shè)置排污閥，用于檢修時排掉積水和沉積的泥沙。
（4）活門采用鑄鋼整體制造，具有很好的剛強度?；铋T兩軸身覆蓋有不銹鋼襯套，以增加活門軸抗磨蝕能力，進而保護軸承及其密封。
（5）主密封為雙面金屬密封，分為上游側(cè)檢修密封與下游側(cè)工作密封，均為可拆卸式結(jié)構(gòu)。主密封包括高強度不銹鋼移動密封環(huán)和不銹鋼固定密封座，移動密封環(huán)位于閥體與過渡法蘭間的密封腔內(nèi)，可根據(jù)需要控制其前后移動；固定密封環(huán)用不銹鋼螺栓把合在活門上，當(dāng)活門到達全關(guān)位置后，移動密封環(huán)滑動并壓緊固定密封座，起到密封作用；在活門開啟前移動密封環(huán)離開固定密封座，解除密封。

（6）密封環(huán)位置信號裝置電信號器采用進口產(chǎn)品接近開關(guān)傳感器。為了保證密封環(huán)動作的可靠性，在密封環(huán)圓周上均布了四個電信號器，只有當(dāng)密封環(huán)在退出位置時四個點全部接通才發(fā)出電氣信號給控制系統(tǒng)。在信號未發(fā)出之前，活門禁止轉(zhuǎn)動。接近開關(guān)傳感器結(jié)構(gòu)見圖2。
（7）球形閥軸承采用德國進口的DEVA－BM自潤滑軸承，具有良好的承載性能。軸承瓦鑲嵌在軸承鋼套里，可隨鋼套一起在閥體不解體條件下從閥體內(nèi)拆出來。鋼套外側(cè)與閥體接觸部位設(shè)有兩道O型靜密封，鋼套內(nèi)側(cè)與閥軸接觸部位屬于旋轉(zhuǎn)運動密封，設(shè)兩道密封，一道接近閥體內(nèi)圓，采用整圈O型橡膠密封圈，起封沙作用，盡可能防止泥沙進入軸瓦，密封槽設(shè)有旁通孔；另一道在閥體外側(cè)，采用進口格萊圈。球形閥軸承及密封結(jié)構(gòu)見圖3。圖3 球形閥軸承及密封示意圖

6.新型水電站固定式球閥結(jié)構(gòu)形式結(jié)語
在水電站新球形閥應(yīng)用中，通過采用偏離軸孔斜分半整鑄結(jié)構(gòu)，提高了合縫密封的可靠性，避免了舊閥體沿軸孔中心線垂直分半所造成的軸孔兩側(cè)螺栓跨距大、把合力不足的缺陷。同時，在球形閥軸承的運用中，采用德國進口的DE-VA－BM自潤滑軸承，改善了軸承的承載性能，進一步提高了活門軸端密封的可靠性，解決了舊球形閥活門軸端的漏水現(xiàn)象。通過改變移動密封環(huán)位置狀態(tài)的顯示方式，變動密封為靜密封，有效解決了舊球形閥移動密封環(huán)行程指示桿漏油現(xiàn)象。同時，通過在移動密封環(huán)上采用雙套密封圈設(shè)置，并在密封圈之間加開溢流口，有效避免了油混水現(xiàn)象的發(fā)生；通過采用高強度不銹鋼主密封，提高了密封環(huán)的抗汽蝕磨損性能，延長了密封環(huán)的使用周期。應(yīng)該說，新球閥在水電站的應(yīng)用是成功的，解決了舊球形閥近30年來存在的諸多問題，提高了電站的經(jīng)濟效益，促進了電站安全生產(chǎn)長治久安。與本產(chǎn)品相關(guān)論文禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護