水輪機進(jìn)水閥的作用及設(shè)置條件

 在水電站中，為滿足運行和檢修的需要，水輪機的過水系統(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、水輪機導(dǎo)水機構(gòu)和水輪機后的尾水閘門等。在壓力管道末端、 水輪機蝸殼之前所設(shè)的閥門稱為水輪機進(jìn)水閥，簡稱 進(jìn)水閥或主閥。

水輪機的進(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?%）2?引水管道在正常工況和事故狀態(tài)下運行可靠性的要求，也取決于水電站水工建筑布置及整個水力樞紐的經(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，水輪機進(jìn)水管為明管時應(yīng)裝設(shè)快速閘門。對于進(jìn)水管道較長的水電站，由于管道的充水和放空時間較長，可在水輪機前增設(shè)一個閥門（圖 24-1）,這樣在事故情況下，裝于水輪機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的水流，此外它還允許進(jìn)行水輪機檢修而無須排空引水管道。

另外，當(dāng)幾臺水輪機共用一根進(jìn)水管道時，每臺水輪機的前面分進(jìn)水管道上一般應(yīng)裝設(shè)一個閥門，以 便一臺機組檢修時，不影響其他機組的正常運行。

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

24. 2.1水輪機進(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)行水輪機進(jìn)水流量的調(diào)節(jié)，其作用包括如下幾個方面。

①為機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或兩臺以上機組供水的聯(lián)合或分組供水方式時，其中一臺機組檢修，可關(guān)閉它的進(jìn)水閥，從而在不影響其他機組運行的前提下形成安全工作條件。

②停機時減少機組漏水量，開機時縮短啟動所需要的時間。水輪機的導(dǎo)水機構(gòu)往往關(guān)閉不嚴(yán)，在停機后存在較大的漏水量。這不僅浪費了水能，還會因漏水在縫隙處引起汽蝕破壞。據(jù)統(tǒng)計，一般導(dǎo)葉漏水量為水輪機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組甚至因漏水量過大而不能停機。當(dāng)機組較長時間停機時，關(guān)閉其進(jìn)水閥就可以大大減少漏水量。

機組較短時間停機時，一般不關(guān)閉壓力管道進(jìn)水口閘門。因為這樣會因管末漏水而放掉壓力管內(nèi)的水，再次啟動前又需要重新進(jìn)行壓力管道充水，既延長了機組啟動時間，又使機組不能隨時保持備用狀態(tài)，失去了水電站運行的靈活性和速動性。關(guān)閉進(jìn)水閥則可以既減少漏水又縮短再次啟動機組所需要的時間。對于有較長壓力管的中、高水頭電站，水輪機進(jìn)水閥的這一作用更為明顯。

③防止機組飛逸事故擴大。當(dāng)機組或調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生故障時，水輪機不能及時關(guān)閉可能會造成機組飛逸事故，此時轉(zhuǎn)速信號器應(yīng)自動發(fā)出指令緊急關(guān)閉水輪機進(jìn)水閥，快速切斷水流，防止機組飛逸，避免事故擴大。如果沒有設(shè)置水輪機進(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間， 機組飛逸時間會較長。 %"6lt;/p>

24.2.2水輪機進(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)水閥造價昂貴，而且會增大土建和安裝工作量，因而只在必要時設(shè)置進(jìn)水閥。

①采用一根壓力管道向兩臺或兩臺以上機組供水的聯(lián)合或分組供水方式的電站，在每臺水輪機前必須設(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（一臺機組一根壓力管道）的電站，可考慮在每臺水輪機前設(shè)置進(jìn)水閥。原因是高水頭水電站壓力引水管較長，充水時間長，且水頭越高，水輪機漏水越嚴(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，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， 并與機組的過程保護(hù)聯(lián)動。必要時，經(jīng)過論證也可以設(shè)置水輪機進(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，在工程實踐中沒有一個具體的界定數(shù)據(jù)，可從投資和%E（??行方面綜合分析確定。

24. 2. 3對水輪機進(jìn)水閥的技術(shù)要求

由于進(jìn)水閥是機組和水電站的重要保護(hù)裝置，所以對進(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，操作簡便。

②進(jìn)水閥應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，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)水閥及其操作機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和強度應(yīng)滿足運行要求，能承受各種工況的水壓力和振動，而且不致有過大的變形。當(dāng)機組發(fā)生事故時，能在動水壓力作用下迅速關(guān)閉，其關(guān)閉時間應(yīng)滿足發(fā)電機飛逸允許延續(xù)的時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。

僅作為機組檢修時截斷水流用的進(jìn)水閥，啟閉時間根據(jù)運行要求確定，一般為2?5min。此時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。進(jìn)水閥也不允許在動水情況下開啟，這樣既加大了操作力矩，運行上也不需要。

進(jìn)水閥的編號包括3部分5個要素，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：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：W^臣卜軸；L立軸。

③操作方式代號：Y—一油壓操作；C—水壓操作；D電動操作；S^手動操作。

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