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水輪機進水閥門的作用和類型

[ 2013-07-22 ]
水輪機進水閥門的作用和類型
    在水輪機進水系統中,根據水電站運行和檢修的需要,在不同的位置上應裝設相應的閘門或閥門。如進水口的工作閘門和檢修閘門,水輪機蝸殼前的閥門以及尾水閘門等。通常裝設在水輪機蝸殼前的閥門稱為進水閥(又稱主閥)。
    閘門和閥門都是控制水上建筑物中的過水孔口。用來安全地調節上、下游水位或流量,以便發電、排水、排沙、過船、過木和其他漂浮物。
    一般的閘、閥門主要由以下部分組成:
    (1)活動部分;它是關閉孔口而又能開放孔口的堵水體。
    (2)埋設部分:它是固定在水下建筑物小的構件,起到承載的作用。
    (3)啟閉機械:操作閘、閥門活動部分的控制設備。

    一、水輪機進水閥門的作用
    (1)為機組檢修提供安全的工作條件。當電站由一根總水管引水同時供幾臺機組發電時.每臺機組前需裝一只進水閥,這樣當一臺機組檢修時,關閉該機的進水閥則不會影響其它機組的正常運行。
    (2)停機時減少機組漏水量和縮短重新啟動需要的時間。在機組停機時,水輪機導葉不可能嚴密地關閉,總有一定的漏水量,特別是經過一段時間的運行后,由于導葉間隙處產生氣蝕和磨損,使導葉間隙變大,漏水量增大。一般導葉全關時的漏水量為水輪機最大流量的2%一3%:嚴重地甚至可達5%,造成水能大量損失。所以當機組長時間停機時應關閉進木閥.可以大大減少漏水量。
    機組短時間停機,一般不關閉進水口閘門。因為放掉了壓力水管內的水,當機組再次投入運行時又要重新充水,既延長了機組起動時間,又使機組不能隨時保持備用狀態,失去了水電站運行的靈活性和速動性。團此裝設進水閥對丁高水頭長壓力引水管道的水電站作用更為明顯。
    (3)防止機組飛逸事故擴大
    進水閥可作為機組過速的后備保護,當機組甩負荷,調速器又發生故障不能關閉,使導葉失控,此時應緊急關閉進水閥、截斷水流,防止機組飛逸時間超過允許值,避免事故擴大。

    二、對進水閥的技術要求
    (1)操作簡便,體積小,重量輕;
    (2)應該有嚴密的止水裝置.減少漏水、以便對閥后部件進行檢修工作。
    (3)閥門及其操作機構的結構和強度應滿足遠行的要求。發生事故時,能在一定的動水壓力下迅速關閉。關閉時間應滿足發電機飛逸轉速允許延續的時間和壓力管道允許的水錘壓力值的要求,’一般為1~3min。如采用高壓油液從傳動閥門,可在30~50s內緊急關閉。僅作檢修機組用的進水閥,啟閉時間由運行方案決定,一般為2~5min(在靜水中動作)。
    進水閥通常只有全開和全關兩種情況、不能作部分開啟來調節流量,以免造成過大的水力損失,影響水流穩定。進水閥不允許動水情況下開啟,因為這需要更大的操作力矩。

    三、進水閥的設置條件
    進水閥價格昂貴,裝設進水閥將增加土建投資和設備安裝運行費用,因此,裝設進水閥應在下列條件下進行:
    (1)當一根輸水總管供給幾臺水輪機用水時,應在電臺水輪機前設量進水閥。
    (2)對水頭大于120m的單元輸水管??梢钥紤]設置進水閥。因為高水頭引水式電站壓力管道較長,充水時間長;此外水電站水頭越高導葉漏水越嚴重,因此能量損失較高。  高水頭電站,也可以裝設兩臺閥門。  —個裝在壓力鋼管的始端,另一個裝在水輪機前,分別作為壓力鋼管和機組的保護設施。
    (3)對于最大水頭小于120m,長度較短的單元輸水管,例如壩后式水電站,一般裝設快速閘門。

    四、進水閥門的類型及選擇
    水電站中比較廣泛采用的進水閥則式有蝴蝶閥、閘閥球閥。蝴蝶閥和球閥的性能比較見表10-1。
    (1)閘閥:常用于管徑0.5m以下的場合
    (2)蝴蝶閥(有時簡稱“蝶閥”):水頭在200m以下廣泛采用蝴蝶閥,它具有尺寸小,啟閉時間短、操作力小,價格便宜等優點。
    (3)球閥:適用于高水頭,具有全開時水流阻力小,全關時密封性能好,漏水量等優點。
表10-1 蝴蝶閥和球閥的比較
項目 蝴蝶閥 球閥
應用水頭范圍(m) <200 ≥200
閥門直徑 大于進水管直徑 等于進水管直徑
水頭損失 較小 接近于零
漏水量 較小 很小
結構尺寸 結構較簡單、外形尺寸較小 結構較復雜、外形尺寸較大
配套設備 安裝伸縮節、空氣閥、旁通閥 安裝伸縮節、空氣閥、旁通閥、卸荷閥

注:應用水頭不包括水錘升壓。
球閥的應用水頭國外已達950m,最大直徑為3.4m,蝴蝶閥的最大直徑為8,.23m。

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