水轮机进水阀的作用及设置条件

 在水电站中，为满足运行和检修的需要，水轮机的过水系统中总要设置一些闸门或阀门，如压力管道进水口闸门、压力管道末端蜗壳前的阀门、水轮机导水机构和水轮机后的尾水闸门等。在压力管道末端、 水轮机蜗壳之前所设的阀门称为水轮机进水阀，简称 进水阀或主阀。

水轮机的进水管道上一般都设有进水阀门，其安装位置取决于水轮机�%）2�引水管道在正常工况和事故状态下运行可靠性的要求，也取决于水电站水工建筑布置及整个水力枢纽的经济因素。

一般在水电站的进水口装设事故阀门（或快速闸门）和检修阀门，水轮机进水管为明管时应装设快速闸门。对于进水管道较长的水电站，由于管道的充水和放空时间较长，可在水轮机前增设一个阀门（图 24-1）,这样在事故情况下，装于水轮机前的阀门可比安装在引水管始端的阀门能更快地切断流向水轮机的水流，此外它还允许进行水轮机检修而无须排空引水管道。

另外，当几台水轮机共用一根进水管道时，每台水轮机的前面分进水管道上一般应装设一个阀门，以 便一台机组检修时，不影响其他机组的正常运行。

有时为减小引水系统的压力上升，在水轮机蜗壳进水口的旁通管路上还装设放空阀，与水轮机导水机构联动；对于泥沙含量较大，且水轮机引水管道直径很大的水电站，为减小对水轮机过流表面的磨损同时减少水电站的成本，在水轮机的固定导叶与活动导叶 之间装设圆筒阀。

24. 2.1水轮机进水阀的作用

进水阀只有全开及全关两种工作位置，不进行水轮机进水流量的调节，其作用包括如下几个方面。

①为机组检修提供安全工作条件。当电站采用一根压力管道向两台或两台以上机组供水的联合或分组供水方式时，其中一台机组检修，可关闭它的进水阀，从而在不影响其他机组运行的前提下形成安全工作条件。

②停机时减少机组漏水量，开机时缩短启动所需要的时间。水轮机的导水机构往往关闭不严，在停机后存在较大的漏水量。这不仅浪费了水能，还会因漏水在缝隙处引起汽蚀破坏。据统计，一般导叶漏水量为水轮机zui大流量的2%〜3%，严重的可达5%， 某些水头较高的小型机组甚至因漏水量过大而不能停机。当机组较长时间停机时，关闭其进水阀就可以大大减少漏水量。

机组较短时间停机时，一般不关闭压力管道进水口闸门。因为这样会因管末漏水而放掉压力管内的水，再次启动前又需要重新进行压力管道充水，既延长了机组启动时间，又使机组不能随时保持备用状态，失去了水电站运行的灵活性和速动性。关闭进水阀则可以既减少漏水又缩短再次启动机组所需要的时间。对于有较长压力管的中、高水头电站，水轮机进水阀的这一作用更为明显。

③防止机组飞逸事故扩大。当机组或调速系统发生故障时，水轮机不能及时关闭可能会造成机组飞逸事故，此时转速信号器应自动发出指令紧急关闭水轮机进水阀，快速切断水流，防止机组飞逸，避免事故扩大。如果没有设置水轮机进水阀，则应快速关闭压力管道进水口闸门，但由于压力管排空需要时间， 机组飞逸时间会较长。 %"6lt;/p>

24.2.2水轮机进水阀的设置条件

%0）基于上述作用，设置进水阀是必要的。但是进水阀造价昂贵，而且会增大土建和安装工作量，因而只在必要时设置进水阀。

①采用一根压力管道向两台或两台以上机组供水的联合或分组供水方式的电站，在每台水轮机前必须设置进水阀。

②采用单元供水方式的高水头（大于120m）或长管道（一台机组一根压力管道）的电站，可考虑在每台水轮机前设置进水阀。原因是高水头水电站压力引水管较长，充水时间长，且水头越高，水轮机漏水越严重，能量的损失也越大。

③当水头较低（小于120m）且管道较短时，一 般不设进水阀，但压力管道进水口应装有快速阀门， 并与机组的过程保护联动。必要时，经过论证也可以设置水轮机进水阀。如某些多泥沙河流上的中、低水头电站，由于压力管道进水口闸门容易磨损和淤沙， 不能保证快速切断水流，因而也设置了进水阀。

④单元供水水轮机进水阀设置考虑因素中的水头高低、管道长短，在工程实践中没有一个具体的界定数据，可从投资和%E（��行方面综合分析确定。

24. 2. 3对水轮机进水阀的技术要求

由于进水阀是机组和水电站的重要保护装置，所以对进水阀的结构和性能应有一定的技术要求。

①进水阀应工作可靠，操作简便。

②进水阀应结构简单，体积小，重量轻。

③进水阀应性能优越，有严密的止水密封装置， 减少漏水，以便于阀后部件进行检修工作。

④进水阀及其操作机构的结构和强度应满足运行要求，能承受各种工况的水压力和振动，而且不致有过大的变形。当机组发生事故时，能在动水压力作用下迅速关闭，其关闭时间应满足发电机飞逸允许延续的时间和压力引水管允许水锤压力值的要求，一般 不大于2min。而采用液压操作直径小于3m的蝶阀、 直径小于lm的闸阀或球阀则不大于lmin。

仅作为机组检修时截断水流用的进水阀，启闭时间根据运行要求确定，一般为2〜5min。此时阀门通常是在静水中关闭的。

进水阀通常只有全开和全关两种工况，不允许部分开启来调节流量，以免造成过大的水力损失和影响水流稳定，从而引起过大的振动。进水阀也不允许在动水情况下开启，这样既加大了操作力矩，运行上也不需要。

进水阀的编号包括3部分5个要素，各部分以相连。第1部分为阀门的类型和承受的zui高净水 头（单位m），第2部分为阀门的阀轴布置方式和操作方式，第3部分为阀门的公称通径（单位：cm）。

①阀门的类型代号：DF饼型、单板型、拱顶型蝶阀；PDF平板型蝶阀；QF—一双面密封球阀；TF圆筒阀。

②阀轴的布置方式代号：W^臣卜轴；L立轴。

③操作方式代号：Y—一油压操作；C—水压操作；D电动操作；S^手动操作。

④公称通径：蝶阀和球阀是指与上、下游压力水管相连处，阀体的通流内径，若两侧内径不相同， 则取小值；圆筒阀是指与水轮机座环固定导叶上的导向板相配的筒体外径。

⑤阀门型号标注示例：PDF200-WY-420表示平 板型蝶阀；QF540-WY-175 表示球阀； TF182-LY-935表示圆筒阀。PDF200WY-420 表示平板型蝶阀，zui高净水头200m，阀轴卧式布置，油压�%（D作，阀门公称尺寸DN4200。

闸阀、对夹式蝶阀及浮动球式球阀的型号编制按JB/T 308—2004《阀门型号编制方法》标准执行。