第一章　水轮机进水阀及常用阀门

第一节　进水阀的作用及设置条件

进水阀又称主阀,大多数装置在压力钢管末端与蜗壳进口之间。

一、进水阀的作用

(1)岔管引水时构成检修机组的安全工作条件。当一根输水总管给几台机组供水时,若某一台机组需要停机检修,为了不影响其他机组的正常运行,需要关闭机组的进水阀。

(2)停机时减少机组漏水量和缩短重新启动时间。当机组长时间停机时,导叶漏水是不可避免的,特别是经过较长时间运行后,由于在导叶间隙处产生的空蚀和磨损,更使漏水量增加。据统计,一般导叶漏水量为机组最大流量的2%～3%,严重的可达5%,造成水能的大量损失。当漏水量过大时,还可能出现停机困难或无法停机的情况,低速转动将造成机组轴瓦磨损的加剧甚至烧瓦,威胁机组轴承的安全运行。装设进水阀后,由于关闭较严,止漏效果较好,可有效减小由于漏水造成的损失。另外,机组停机时一般不关闭进水口闸门,因为压力水管放空后,机组投入运行时需重新充水,既延长了启动时间,又使机组不能保持随时备用的状态,失去了机组运行的灵活性和速动性。因此,对于高水头、长压力引水管的电站,装设进水阀作用尤为明显。

(3)防止飞逸事故扩大。当机组出现事故且调速系统失灵时,水轮机导叶失去控制,此时可紧急关闭进水阀,截断水流,防止机组飞逸时间超过允许值,避免事故扩大。如果没有设置水轮机进水阀,则应紧急关闭压力管道进水口的快速闸门,但由于压力管道排空需要时间,机组的飞逸时间会较长。

二、进水阀的设置条件

基于进水阀的作用,设置进水阀是必要的,但因进水阀设备昂贵,安装工作量较大,还可能增加厂房土建费用,地下厂房尤为明显,因此,设置进水阀一般应符合下列条件:

(1)由一根输水总管分岔供给几台机组用水时,应在每台水轮机前设置进水阀。

(2)对水头大于120～150m的单元输水管,应设置进水阀,并在进水口设置快速闸门。高水头引水式电站压力管道较长,充水时间也长,且水头越高导叶漏水越严重,能量损失也越大。

(3)对于最大水头小于120～150m、长度较短的单元输水管,如坝后式电站,一般仅在进水口装设快速闸门,并与机组的过速保护联动。对多泥沙电站,由于进水口闸门容易磨损和淤沙,很难保证快速切断水流,因此,经过充分论证后也可设置进水阀。

(4)单元输水的可逆式机组宜设置进水阀。

(5)对进水口仅设置了事故闸门并采用移动式启闭机操作的单元引水式电站,若无其他可靠的防飞逸措施,一般需设置进水阀,以保证机组的安全及减少导叶在停机状态下的空蚀破坏和泥沙磨损。

三、对进水阀的技术要求

由于进水阀是机组和电站的重要安全保护设备,因此对其结构和性能有较高的要求,主要需满足如下的技术要求:

(1)工作可靠,操作简便。

(2)结构简单,体积小,重量轻。

(3)全开时水力损失应尽可能小,以提高机组对水能的利用率。

(4)有严密的止水装置,以减小漏水量,使进水阀后的部件检修方便。

(5)进水阀本身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。

具有防飞逸功能的进水阀,在事故发生时应能在动水压力下迅速关闭,关闭时间应满足发电机飞逸转速允许延续的时间和压力管道允许水击压力值的要求,一般为1～3min。对于采用液压操作的进水阀,一般可在30～50s内紧急关闭。

仅做检修机组截断水流用的进水阀,启闭时间可根据运行要求确定,一般为2～5min,而且关闭是在静水中进行的。

进水阀通常只有全开或全关两种工况,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。另外,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,也会产生很大的振动,运行上也不需要。