介紹了水輪機進水球閥的主要零部件性能、工作原理和新型復合密封副的結構特點及特性。

1、概述

　　水輪機是水力發(fā)電過程中的原動力。為了保證水輪機安全和可靠的運行，水輪機的入水口處均裝設有進水閥門。閥門上游與壓力鋼管連接，下游與水輪機進水蝸殼連接。一方面在水輪機及發(fā)電機組檢修時通過該閥切斷壓力鋼管內的水流，保證檢修的安全，另一方面在水輪機及發(fā)電機出現(xiàn)異常時可有效切斷水流，真空技術網(http://www.13house.cn/)認為這樣可以有效防止事故的發(fā)生。

2、技術參數(shù)

　　公稱直徑500 mm

　　公稱壓力10. 0 MPa

　　殼體強度試驗壓力15. 0 MPa

　　密封試驗壓力11. 0 MPa

　　密封型式復合密封( 金屬密封+ 軟密封)

　　操作型式電動

3、結構性能

　　水輪機進水球閥( 圖1) 主要由主閥、驅動裝置、旁通管路、上游湊合節(jié)、下游伸縮節(jié)、鎖定裝置、支撐裝置及配套裝置等組成。

　　主閥部分包括閥體、球體、閥桿及閥座等，操作采用電動裝置，旁通管路包括旁通閥、檢修閥、鋼管和彎頭等。旁通管路閥門開啟后，平衡上下游壓差，避免在全壓差下啟閉主閥出現(xiàn)水錘現(xiàn)象，以及有效地降低主閥的操作轉矩。上游湊合節(jié)用于閥門與上游端壓力鋼管進行連接，連接方式通常為焊接。下游伸縮節(jié)包括伸縮節(jié)插管與活套法蘭兩部分，用于閥門與下游水輪機進水蝸殼連接，連接方式為法蘭連接。通過伸縮節(jié)的方式，一方面可方便對閥門進行檢修維護，另一方面可適應由于溫度、壓力的變化造成的管道軸向膨脹或收縮。鎖定部分主要包括上

　　游檢修密封鎖定及接力器鎖定，主要用于防止由于誤操作帶來的閥門誤動作，保證系統(tǒng)的安全性及可靠性。支撐部分包括主閥底座或接力器底座( 帶接力器時) 。底座通過地腳螺栓安裝于混凝土支墩上，用于支撐閥門的重量。配套部分包括PLC 控制柜和液壓站，用來控制閥門的驅動部分，為驅動裝置提供動力源，并使閥門按照預先設定的程序進行動作。

圖1 球閥

4、復合密封副

　　球閥采用金屬- 復合密封( 金屬密封+ 軟密封) 的密封副，即球體采用金屬密封面，閥座采用丁腈橡膠或氟橡膠嵌入閥座支承圈中，同時在閥座支承圈密封面接觸處堆焊硬質合金，組成復合密封，與球體接觸達到密封的效果( 圖2) 。球閥的初始密封比壓靠閥座支承圈后部的彈簧建立。

圖2 復合密封閥座

　　由于多數(shù)水電站的水質泥沙含量較高，如果進水球閥采用軟密封結構，密封面的磨損較大，減少進水球閥的使用壽命。如果進水球閥采用金屬密封結構，其密封效果達不到要求。采用復合密封副既能減少密封面磨損，延長閥門使用壽命，又能達到良好效果。當含泥沙的介質把軟閥座沖刷損壞后，堆焊了硬質合金的密封面同時會繼續(xù)與球體密封面接觸，起到緊急密封作用( 圖3) 。

　　在出口端，球閥在正常工作狀態(tài)下，手動檢修球閥處于常開位置，電動旁通球閥處于常關位置，水通過伸縮節(jié)的旁通管路進入球閥中腔，因此球閥的中腔始終充滿壓力水，并且通過閥體和閥座支承圈之間所設置的溝槽進入閥體和閥座支承圈和彈簧座之間。由壓力水形成的壓力將閥座支承圈和閥座一起推向球體，使閥座壓緊在球體上從而達到密封。

圖3 支承圈密封面與球體接觸

　　在進口端，由于球閥在正常工作狀態(tài)下，同樣球閥的中腔始終充滿壓力水。因此，進口端密封副兩側的壓力是平衡的，閥座和球體之間的密封比壓僅僅是彈簧施加的預緊力，這個力一般很小。當需要檢修出口端的密封副時，首先關閉球閥，此時球閥中腔已無壓力，通過設在中體底部的排污閥泄掉中腔積水。壓力鋼管中的壓力水作用在進口端，將閥座支承圈和閥座一起推向球體，使閥座壓緊在球體上從而達到密封。

5、結語

　　在水電站中采用復合密封結構的球閥可以實現(xiàn)完全密封，同時也延長了球閥的使用壽命。