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水轮机前设球阀的结构分析

作者:原创论文网 时间:2018-05-29 16:09 加入收藏

本文摘要与关键词

  浙江仙居抽水蓄能电站位于浙江省仙居县湫山乡境内,电站安装 4 台单机容量为 375MW 的混流可逆式水轮发电机组,是目前国内单机容量最大的抽水蓄能电站。水轮机前设有直径为 2.6 m 的球阀,由哈尔滨电机厂有限责任公司自主独立设计和制造。

  1、球阀结构

  1.1 、基本参数

  球阀型号 :QF565-WY-260;公称直径:Ф2600mm;最大静水压:5.53MPa;设计压力:7.7MPa;接力器操作油压:6.3MPa.

  1.2 、球阀的总体结构

  进水球阀安装在压力钢管与水轮机蜗壳进口段之间,在机组事故情况下,可实现紧急动水关闭,以防止事故扩大 ;在检修水轮机时,可截断水轮机进水。球阀阀体与上游侧连接管和下游侧伸缩节通过螺栓连接,上游连接管与压力钢管采用工地焊接方式相连,伸缩节通过螺栓与蜗壳延伸段相连。球阀设计为卧轴、油压操作,双面金属密封、水压操作密封环的结构,通过打开球阀主密封来实现活门开启前的平压要求,球阀通过两个 Φ550 接力器实现活门的开启和关闭。球阀的总体布置见图 1.

水轮机前设球阀的结构分析 图1

  1.2.1、 阀体

  阀体为大小半结构,铸钢制造,其优点是阀体分半面为整圆,便于密封,同时分半面螺栓受力均匀。前阀体两侧各有一个水平轴承座用于支撑阀轴和活门。阀体能承受在球阀遮断水流时,水流作用在活门和阀体上的最大轴向水推力。前阀体底部均设有支撑底座,按传递球阀全部垂直荷载设计。

  1.2.2、活门

  活门采用铸钢材料,活门的内孔直径与阀体进出口直径相同。活门上装有密封座,与阀体上的动密封环配合起密封水的作用。阀轴为锻钢材料,活门和阀轴为螺栓把合结构。

  1.2.3、球阀主密封

  球阀主密封包括上游检修密封和下游工作密封,密封装置包括动密封环和固定密封环,均为可拆卸结构,不锈钢材料。动密封环为整体结构,设计成滑动式。动密封环上的密封采用进口聚氨酯组合密封圈。无需排空压力钢管和拆卸球阀主体便可以检修和更换工作密封。工作密封由进水阀控制系统自动操作。检修密封由手动操作,并设有防腐蚀机械锁定装置。

  1.2.4、球阀枢轴轴承和密封

  球阀轴承包括钢套和轴承瓦,轴承瓦安装在钢套里,可随钢套一起在不解体阀体条件下从阀体内拆出来。轴承瓦为国进口 DEVA-BM 自润滑轴瓦,承载性能好。钢套外侧与阀体接触部位设有 O 型静密封,钢套内侧与阀轴接触部位设有旋转运动密封。一道靠近阀体内侧,为挡沙作用的 O 型橡胶密封圈,密封槽有平压孔,可使钢套内外侧压力相同 ;另一道在阀体外侧,采用 U 型密封圈,利用旁通孔引入的压力水涨开 U 型密封的唇边,达到密封效果。在 U 型密封圈的外侧,设有一道组合格莱圈密封。

  1.2.5、操作机构

  球阀由两个双作用油压接力器操作,接力器与两侧的转臂连接,转臂与阀轴通过销子直接连接。接力器为直缸摇摆式,接力器在油压装置最小油压下,最坏的操作工况(动水关闭)时,安全关闭球阀。操作机构设有机械液压一体式的锁定装置以及锁定位置信号装置,信号传至进水阀控制柜。在进水阀全关后自动投入液压锁定 ;当机组检修时,可以同过机械锁定杆将进水阀锁定在全关位置。

  1.2.6、旁通管路和空气阀

  球阀设置了旁通管路,其作用是平压和消除机组振动。旁通阀为 DN150 液压针型阀,可由控制系统自动控制。在球阀伸缩节顶部设有一个 DN100 带检修球阀的自调节式空气阀,在蜗壳充水时排气,排水时补气。

  2、动水关闭试验

  2017 年 3 月 26 日至 28 日,仙居电站及其他相关部门对3# 机球阀进行了动水关闭试验,分别在空载、50%及 100%额定负荷工况下进行了动水关闭试验。试验结果表明,振动、噪声及其他各项指标均满足设计要求,并无任何有害变形及异常噪声发生,因此完全可以确保机组的安全运行。

  结语

  目前仙居抽水蓄能电站球阀已经投入商业运行,经工厂试验及现场试验表明,阀体具有足够的强度和刚度,应力和变形均在允许范围之内,活门漏水试验结果符合设计要求,表明该项目设计工作取得圆满成功。

  参考文献:
  [1] 朴春光 . 韩国青松抽水蓄能电站球阀结构特点 [J]. 哈尔滨 :大电机技术,2007(4):42-44.

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