高水頭電站供水組合式減壓閥

                   高水頭電站供水組合式減壓閥
                     上海申弘閥門有限公司

之前介紹在線調(diào)節(jié)減壓閥，現(xiàn)在介紹高水頭電站供水組合式減壓閥水電站的供水包括技術(shù)供水、消防供水及生活供水。 技術(shù)供水又稱生產(chǎn)供水，主要對(duì)象是各種機(jī)電運(yùn)行設(shè)備，主要有發(fā)電機(jī)空氣冷卻器、發(fā)電機(jī)推力軸承和導(dǎo)軸承、水輪機(jī)導(dǎo)軸承冷卻和潤(rùn)滑、水冷式變壓器冷卻器、水冷式空氣壓縮機(jī)等；主要作用是對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行冷卻，有時(shí)也用來(lái)進(jìn)行潤(rùn)滑（如水輪機(jī)橡膠瓦導(dǎo)軸承）及水壓操作（如高水頭電站主閥）。 自流減壓對(duì)于中高水頭的水電站來(lái)說(shuō)是為經(jīng)濟(jì)的技術(shù)供水方式。其系統(tǒng)主要由濾水器與減壓閥，安全泄壓閥組成，工作原理是從壓力鋼管或者蝸殼上直接取水，通過(guò)濾水器過(guò)濾后進(jìn)入減壓閥，或者經(jīng)過(guò)減壓后進(jìn)入濾水器進(jìn)行過(guò)濾，經(jīng)過(guò)過(guò)濾的冷卻水以規(guī)定的壓力和流量進(jìn)入機(jī)組，對(duì)機(jī)組進(jìn)行冷卻。

高水頭沖擊式水輪機(jī)配水環(huán)管（蝸殼）采用分段壓力試驗(yàn)，消除大厚度鋼板焊接過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力；大型中高水頭抽水蓄能機(jī)組也采用水壓試驗(yàn)來(lái)有效消除蝸殼焊接過(guò)程中的應(yīng)力并檢查焊接質(zhì)量，同時(shí)檢驗(yàn)蝸殼充水后的變形規(guī)律。兩種類型機(jī)組的配水環(huán)管和蝸殼均采用保壓澆筑混凝土施工的方法，取消蝸殼與混凝土之間的彈性墊層，使蝸殼與混凝土緊貼，減小機(jī)組運(yùn)行中的振動(dòng)，減小蝸殼內(nèi)水壓力對(duì)混凝土的作用力，增加安全裕度。
以福建省福鼎桑園水庫(kù)電站為例，針對(duì)高水頭水輪機(jī)在運(yùn)行水頭變化較大的情況，運(yùn)用正交設(shè)計(jì)法，優(yōu)化導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律，以降低水輪機(jī)過(guò)渡過(guò)程中蝸殼及壓力引水系統(tǒng)水擊壓力上升值和機(jī)組速率上升值
高水頭水輪機(jī)高水頭水電站機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng),由于水壓過(guò)大通常需要采取減壓措施,目前國(guó)內(nèi)采用的減壓方案存在的問(wèn)題很多。經(jīng)過(guò)廣泛調(diào)查研究,設(shè)計(jì)出一種新型的自動(dòng)減壓閥。重點(diǎn)介紹新型自動(dòng)減壓閥的結(jié)構(gòu)、自動(dòng)控制系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)特性。該閥具有*的雙閥盤結(jié)構(gòu)和的自動(dòng)控制系統(tǒng),能夠保證機(jī)組技術(shù)供水的正常減壓。在水壓超過(guò)允許壓力時(shí),也能自動(dòng)調(diào)節(jié)供水壓力,滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。該閥也可用于對(duì)壓力調(diào)整沒(méi)有要求的其他液壓系統(tǒng),具有一定的推廣價(jià)值。

  高水頭電站供水組合式減壓閥這種方式對(duì)于減壓閥的選擇尤為重要，穩(wěn)定可靠的減壓閥可以以極低的維護(hù)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)（ZJY46H減壓閥可以穩(wěn)定運(yùn)行6-15年)為機(jī)組提供穩(wěn)定可靠的冷卻水。盡管目前有專家指出在中高水頭水電站上，上游庫(kù)區(qū)的水用來(lái)冷卻而不是發(fā)電不符合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。但是從另外一個(gè)方面看，即使是對(duì)于裝機(jī)16MW的單機(jī)，用水量也不過(guò)是300m3/h至400m3/h，這種程度的用水量與水泵消耗的廠用電相比較不算浪費(fèi)，且即使沒(méi)有使用自流減壓水，庫(kù)區(qū)的日蒸發(fā)量也不可避免，何況的減壓閥產(chǎn)品的維護(hù)量與故障率及更換周期更是水泵無(wú)法企及的。
  上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥如向家壩，構(gòu)皮灘等大型水電站基本都使用自流減壓方式。這是一個(gè)典型的技術(shù)供水系統(tǒng)。如圖所示：經(jīng)過(guò)ZJY46H減壓閥減壓后的流體通過(guò)ZJLSQ濾水器過(guò)濾后，再通過(guò)ZJK46H水力控制閥進(jìn)入各個(gè)用水點(diǎn)。如果管道超壓，ZJA46H泄壓閥會(huì)充分打開并及時(shí)泄壓。



1、ZJY46H 減壓閥的雙反饋系統(tǒng)均可排污，其*的安全鎖定系統(tǒng)可以確保在系統(tǒng)遭受嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)出口端壓力仍保持低壓。

2、ZJY46H 濾水器具有大流量小流阻的技術(shù)特點(diǎn)。如果安裝在ZJY46H減壓閥之后，用戶可以選擇較小壓力級(jí)別的濾水器，并可配合ZJY46H減壓閥設(shè)置自動(dòng)反沖排污。

3、ZJY46H 水力控制閥可以選擇自動(dòng)或手動(dòng)模式，通過(guò)快速開啟和緩慢關(guān)閉達(dá)到消除管道水錘壓力的目的。在開啟和關(guān)閉的同時(shí)進(jìn)行反沖排污，確保工況時(shí)不卡阻。

4、ZJY46H 活塞式泄壓閥能準(zhǔn)確地保持安全的壓力，一旦超壓泄壓閥會(huì)充分打開并及時(shí)泄壓。ZJY46H 活塞式泄壓閥除了具有反饋系統(tǒng)外，另帶有強(qiáng)制開啟手柄，在萬(wàn)一的故障時(shí)可切換反饋系統(tǒng)或直接手動(dòng)排放。



3.1.2 技術(shù)供水系統(tǒng)的組成 
（1） 水源、取水和凈化設(shè)備、用水設(shè)備由取水設(shè)備（如水泵）從水源（如水庫(kù)、尾水渠等）取水，經(jīng)水處理設(shè)備（如攔污柵、濾水器等）凈化，使所取的水符合用水設(shè)備對(duì)水量、水壓、水溫和水質(zhì)的要求。 
（2） 管網(wǎng)由取水干管、支管、管路附件等組成。干管直徑較大，把水引到廠內(nèi)用水區(qū)。支管直徑較小，把水從干管引向用水設(shè)備。管路附件包括彎頭、三通、法蘭等，也是管網(wǎng)*的組成部分。 
（3） 量測(cè)控制元件用以監(jiān)視、控制和操作供水系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)備，保證供水系統(tǒng)正常運(yùn)行，如閥門、壓力表、溫度計(jì)、示
流信號(hào)器等。 
3.2 用水設(shè)備對(duì)供水的要求 
用水設(shè)備對(duì)水量、水質(zhì)、水壓、水溫有一定要求，總的原則是：水量足夠，水壓合適，水質(zhì)良好，水溫適宜。 



1、組合式減壓閥在確保機(jī)組用水量的前提下，為閥后用水點(diǎn)提供穩(wěn)定可靠的低壓冷卻水。其減壓比大可達(dá)12:1。組合式減壓閥上裝備的反沖排污系統(tǒng)可以適用較差介質(zhì)，安全鎖定系統(tǒng)則可以確保在系統(tǒng)遭受嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)出口端壓力仍保持低壓。
2、技術(shù)供水系統(tǒng)上安裝的濾水器，可以為機(jī)組提供清潔水源，以防雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)組造成損壞。濾水器如果安裝在組合式減壓閥之后，用戶可以選擇較小壓力級(jí)別的濾水器，但是過(guò)多的雜質(zhì)會(huì)影響到減壓閥性能的穩(wěn)定發(fā)揮。
3、技術(shù)供水系統(tǒng)上的水力控制閥可以通過(guò)快速開啟和緩慢關(guān)閉達(dá)到截?cái)喙艿澜橘|(zhì)流動(dòng)及消除管道水錘壓力的目的。性能良好的水力控制閥在開啟和關(guān)閉的同時(shí)可以進(jìn)行反沖排污，確保工況時(shí)不卡阻。
4、技術(shù)供水系統(tǒng)上的泄壓閥能準(zhǔn)確地保持管道的安全壓力，一旦管道超過(guò)整定壓力，泄壓閥會(huì)充分打開并及時(shí)泄壓。性能良好的泄壓閥除了具有反饋系統(tǒng)外，也帶有強(qiáng)制開啟手柄，在萬(wàn)一的故障時(shí)可切換反饋系統(tǒng)或直接手動(dòng)排放。
3.3.1 水的凈化 
（一）   除污物 
（1） 攔污柵。攔污柵用以阻攔較大的懸浮物。 
（2） 
濾水器。濾水器用來(lái)清除水中的懸浮物。按濾網(wǎng)的形式分固定式和旋轉(zhuǎn)式兩種。 
（二） 除泥沙 
（1） 水力旋流器。水力旋流器是利用離心力來(lái)分離泥沙的裝置。 （2） 
沉淀池。沉淀池用以分離水中顆粒和密度較大的沙等物體。 
3.3.2    水生物的防治 
（1） 用藥物毒殺。 
（2） 提高管內(nèi)水溫和流速。 
3.4.1    水源 
（一） 上游取水 
（1） 壩前取水。從壩前水庫(kù)直接取水，地域廣，水量豐富，取水設(shè)備簡(jiǎn)單且可靠，布置方式也靈活。

（2） 壓力鋼管取水。取水口通常在進(jìn)水閥前面（當(dāng)裝設(shè)進(jìn)水閥時(shí)），它由兩種不同的運(yùn)用條件。 
1） 各機(jī)組均設(shè)置取水口。

2） 全站設(shè)置統(tǒng)一的取水口。 

（3） 蝸殼取水。在每臺(tái)機(jī)組的蝸殼設(shè)取水口，各機(jī)組供水可以自成體系。也可以將各取水口用干管起來(lái)，組成全站

的技術(shù)供水系統(tǒng)。 
（二） 下游取水 
當(dāng)電站上游水頭過(guò)低不能滿足水壓要求，或水頭很高取水不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可考慮從下游尾水抽水作為技術(shù)供水水源。 
（三） 地下取水 
如果電站附近有可利用的地下水源時(shí)，在水量和水質(zhì)能夠滿足要求的條件下，也可以用來(lái)作為技術(shù)供水水源。 
3.4.2    供水方式 
通常，供水方式按水電站水頭、水源類型、機(jī)組容量等條件確定。 
（一） 自流供水 
水頭在15~80m的電站（小型水電站一般在12m以上），當(dāng)水溫、水質(zhì)符合要求時(shí)，一般采用自流供水。 
（二） 水泵供水 
    當(dāng)電站水頭低于15m時(shí)，自流供水水壓難以滿足要求；當(dāng)電站水頭高于80~90m（對(duì)于小型水電站，水頭大于120m）時(shí)采用自流減壓供水往往不經(jīng)濟(jì)。因此，在這兩種情況下，一般采用水泵供水，來(lái)保證所要求的水量和水壓。 
（三） 混合供水 
混合供水是由自流供水和水泵供水相混合的供水方式。水頭為12~20m的電站，單一供水往往不能滿足要求，需采用混合供水。一般由以下三種方式：

（1） 自流供水與水泵供水交替使用的系統(tǒng)。

（2） 自流與水泵按用戶同時(shí)供水的系統(tǒng)。 
（3） 水塔（中間水池）供水系統(tǒng)。用水泵抽水至水塔（中間水池），再由水塔（中間水池）向設(shè)備自流供水的系統(tǒng)。 


（四） 其他供水方式 
（1） 射流泵供水。當(dāng)水電站水頭為80~160m時(shí)，可考慮射流泵供水。 
（2） 
水輪機(jī)頂蓋供水。對(duì)中高水頭混流式機(jī)組，還可以從水輪機(jī)頂蓋排水管上取水。 
3.4.3    設(shè)備配置方式 
（1） 集中供水。全站所有用水設(shè)備都由一個(gè)或幾個(gè)共用的取水設(shè)備取水，再經(jīng)共用的干管供給各用水設(shè)備。 （2） 
單元供水。全站沒(méi)有共用的供水設(shè)備和管道，每臺(tái)機(jī)組自設(shè)取水口、設(shè)備和管道，自成體系，獨(dú)立運(yùn)行。 
（3） 分組供水。當(dāng)電站機(jī)組臺(tái)數(shù)較多時(shí)，可將機(jī)組分成若干組，每組構(gòu)成一個(gè)完整的供水系統(tǒng)。 
3.5.1    泵的類型 
（1） 葉片式泵。葉片式泵是利用葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)輸送液體的。按葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)使水產(chǎn)生的力的不同，又可分為離心泵、軸流泵和混流泵三種。 
（2） 容積式泵。容積式泵依靠工作室容積周期性變化輸送液體。容積式泵根據(jù)工作室容積改變的方式又分為往復(fù)泵和回轉(zhuǎn)泵兩種。 
（3） 其它類型泵。除葉片式和容積式泵以外，在灌排泵站中有射流泵、水錘泵、氣升泵（又稱空氣揚(yáng)水機(jī)）、螺旋泵、內(nèi)燃泵等。 
3.5.2    離心泵的工作原理和基本參數(shù) 

（一） 離心泵的工作原理 
    由物理學(xué)可知，若一物體繞軸旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的離心力，旋轉(zhuǎn)速度越快，離心力就越大，離心泵就是基于這個(gè)原理工作的。這種由旋轉(zhuǎn)的離心力作用得到壓力能的水泵，稱為離心泵。水泵啟動(dòng)之前，泵殼內(nèi)和吸水管內(nèi)都要充滿水。 
（二） 離心泵工作的基本參數(shù) 
離心泵工作的基本參數(shù)主要有揚(yáng)程、流量、轉(zhuǎn)速、功率、效率和允許吸上真空高度。 （1） 揚(yáng)程。揚(yáng)程是指單位質(zhì)量的水從水泵進(jìn)口到泵出口所增加的能量，用H表示，單位是m。 （2） 
流量。流量是指水泵在單位時(shí)間內(nèi)抽出的液體體積，以Q表示，單位m3/s或m3/h。 
（3） 轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速是指泵軸每分鐘旋轉(zhuǎn)的次數(shù)，用n表示，單位是r/min。 （4） 
功率。功率是指泵在單位時(shí)間內(nèi)所做功的大小，用P表示，單位是kW。 
1） 有效功率。有效功率又稱輸出功率，是指泵傳遞給輸出液體的功率，用Pu表示，計(jì)算式：Pu=ρgQH/1000 式中  ρ——液體的密度，kg/m3

2） 軸功率。軸功率又稱輸入功率，是指泵軸所接受的功率，用P表示。 （5） 效率。泵有效功率與軸功率之比稱為水泵的效率，用η表示。η=Pu/P*99%。 （6） 
幾何安裝高度。 
1） 允許吸上真空高度[Hs]。 
水泵允許吸上真空度表示水泵不發(fā)生汽蝕時(shí)能夠吸上水的大吸上真空度。 2） 空蝕余量（NPSH）。 
3.5.3    離心泵啟動(dòng)前的充水 
離心泵有空氣存在不能正常工作，甚至發(fā)生空轉(zhuǎn)，因此水泵啟動(dòng)前必須充水排氣。 
3.5.4    常用水泵 
（1） 離心式水泵 （2） 
深井泵 
（3） 潛水泵 
3.7.2    水電站消防對(duì)象 
（1） 廠房消防 （2） 
發(fā)電機(jī)滅火 
（3） 油系統(tǒng)消防




高水頭水輪機(jī)減壓閥的性能，直接影響機(jī)組技術(shù)供水的品質(zhì)，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，針對(duì)ZJY46H型減壓閥和膜片差壓式減壓閥在天生橋二級(jí)電站運(yùn)用的實(shí)際情況，對(duì)兩種類型減壓閥的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并結(jié)合對(duì)ZJY46H型減壓閥本體及其控制回路的改進(jìn)，說(shuō)明ZJY46H型減壓閥在高水頭電站運(yùn)用是可行的。利用水力模擬試驗(yàn)，研究了西南某高水頭水電站機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)用水輪機(jī)代替減壓閥的問(wèn)題．用水輪機(jī)代替減壓閥，在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪后面串聯(lián)長(zhǎng)的供水管路系統(tǒng)和用水設(shè)備，是一種新的裝置．試驗(yàn)表明，這種裝置仍然能像通常水輪機(jī)那樣在任何導(dǎo)葉開度下穩(wěn)定運(yùn)行，水輪機(jī)在飛逸情況下不會(huì)出現(xiàn)供水管路中水壓過(guò)高現(xiàn)象．用水輪機(jī)代替減壓閥的方案是可行的
水頭大于200m的水電站。一般建社河流上游的高山地區(qū)，多數(shù)為引水式或混合式水電站。這種水電站往往本身無(wú)調(diào)節(jié)水庫(kù)或只有調(diào)節(jié)能力很低的水庫(kù)，因此一般不具有綜合利用效益；因上下游水位相對(duì)穩(wěn)定，水頭變化幅度相對(duì)不大，它的出力和發(fā)電量基本取決于來(lái)水量。，優(yōu)化結(jié)果具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。一種高水頭水輪機(jī)液動(dòng)進(jìn)水蝶閥，它包括閥體、閥座，以及通過(guò)閥軸安裝在閥體流道內(nèi)的、與閥座相配合的閥板，在閥體外部設(shè)置有液壓油缸，液壓油缸通過(guò)曲柄與閥軸連接并控制其轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于：閥座為直接加工在閥體內(nèi)環(huán)臺(tái)上的錐環(huán)結(jié)構(gòu)，與閥座密封面形成密封副的密封環(huán)通過(guò)壓盤固定在閥板外圓周，其配合密封面為斜錐面結(jié)構(gòu)，閥板為雙平板加筋過(guò)流式結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型是在總結(jié)低水頭橡膠密封閥和高水頭球閥的基礎(chǔ)上，采用新型硬密封結(jié)構(gòu)，密封副為不銹鋼或硬質(zhì)合金材料制作，密封面為斜錐面，使密封副形成楔形閘緊，具有越關(guān)越緊的性能，密封嚴(yán)、耐磨損，可使蝶閥達(dá)到高水頭壓力下球閥的使用效果，大大減少了一次性投資。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：斯派莎克蒸汽減壓閥在化纖管路應(yīng)用