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，主要對象是各種機電運行設(shè)備，主要有發(fā)電機空氣冷卻器、發(fā)電機推力軸承和導(dǎo)軸承、水輪機導(dǎo)軸承冷卻和潤滑、水冷式變壓器冷卻器、水冷式空氣壓縮機等；主要作用是對運行設(shè)備進(jìn)行冷卻，有時也用來進(jìn)行潤滑（如水輪機橡膠瓦導(dǎo)軸承）及水壓操作（如高水頭電站主閥）。 自流減壓對于中高水頭的水電站來說是為經(jīng)濟的技術(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，通過濾水器過濾后進(jìn)入減壓閥，或者經(jīng)過減壓后進(jìn)入濾水器進(jìn)行過濾，經(jīng)過過濾的冷卻水以規(guī)定的壓力和流量進(jìn)入機組，對機組進(jìn)行冷卻。

高水頭沖擊式水輪機配水環(huán)管（蝸殼）采用分段壓力試驗，消除大厚度鋼板焊接過程中產(chǎn)生的應(yīng)力；大型中高水頭抽水蓄能機組也采用水壓試驗來有效消除蝸殼焊接過程中的應(yīng)力并檢查焊接質(zhì)量，同時檢驗蝸殼充水后的變形規(guī)律。兩種類型機組的配水環(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，減小機組運行中的振動，減小蝸殼內(nèi)水壓力對混凝土的作用力，增加安全裕度。
以福建省福鼎桑園水庫電站為例，針對高水頭水輪機在運行水頭變化較大的情況，運用正交設(shè)計法，優(yōu)化導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律，以降低水輪機過渡過程中蝸殼及壓力引水系統(tǒng)水擊壓力上升值和機組速率上升值
高水頭水輪機高水頭水電站機組技術(shù)供水系統(tǒng),由于水壓過大通常需要采取減壓措施,目前國內(nèi)采用的減壓方案存在的問題很多。經(jīng)過廣泛調(diào)查研究,設(shè)計出一種新型的自動減壓閥。重點介紹新型自動減壓閥的結(jié)構(gòu)、自動控制系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)特性。該閥具有*的雙閥盤結(jié)構(gòu)和的自動控制系統(tǒng),能夠保證機組技術(shù)供水的正常減壓。在水壓超過允許壓力時,也能自動調(diào)節(jié)供水壓力,滿足現(xiàn)場需要。該閥也可用于對壓力調(diào)整沒有要求的其他液壓系統(tǒng),具有一定的推廣價值。

  高水頭電站供水組合式減壓閥這種方式對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)成本和勞動強度在相當(dāng)長的時間內(nèi)（ZJY46H減壓閥可以穩(wěn)定運行6-15年)為機組提供穩(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，上游庫區(qū)的水用來冷卻而不是發(fā)電不符合經(jīng)濟運行的標(biāo)準(zhǔn)。但是從另外一個方面看，即使是對于裝機16MW的單機，用水量也不過是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，且即使沒有使用自流減壓水，庫區(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法企及的。
  上海申弘閥門有限公司主營閥門有：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。這是一個典型的技術(shù)供水系統(tǒng)。如圖所示：經(jīng)過ZJY46H減壓閥減壓后的流體通過ZJLSQ濾水器過濾后，再通過ZJK46H水力控制閥進(jìn)入各個用水點。如果管道超壓，ZJA46H泄壓閥會充分打開并及時泄壓。



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。如果安裝在ZJY46H減壓閥之后，用戶可以選擇較小壓力級別的濾水器，并可配合ZJY46H減壓閥設(shè)置自動反沖排污。

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

4、ZJY46H 活塞式泄壓閥能準(zhǔn)確地保持安全的壓力，一旦超壓泄壓閥會充分打開并及時泄壓。ZJY46H 活塞式泄壓閥除了具有反饋系統(tǒng)外，另帶有強制開啟手柄，在萬一的故障時可切換反饋系統(tǒng)或直接手動排放。



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、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)正常運行，如閥門、壓力表、溫度計、示
流信號器等。 
3.2 用水設(shè)備對供水的要求 
用水設(shè)備對水量、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組用水量的前提下，為閥后用水點提供穩(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，可以為機組提供清潔水源，以防雜質(zhì)進(jìn)入機組造成損壞。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別的濾水器，但是過多的雜質(zhì)會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快速開啟和緩慢關(guān)閉達(dá)到截斷管道介質(zhì)流動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)閉的同時可以進(jìn)行反沖排污，確保工況時不卡阻。
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，一旦管道超過整定壓力，泄壓閥會充分打開并及時泄壓。性能良好的泄壓閥除了具有反饋系統(tǒng)外，也帶有強制開啟手柄，在萬一的故障時可切換反饋系統(tǒng)或直接手動排放。
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。從壩前水庫直接取水，地域廣，水量豐富，取水設(shè)備簡單且可靠，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），它由兩種不同的運用條件。 
1） 各機組均設(shè)置取水口。

2） 全站設(shè)置統(tǒng)一的取水口。 

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

的技術(shù)供水系統(tǒng)。 
（二） 下游取水 
當(dāng)電站上游水頭過低不能滿足水壓要求，或水頭很高取水不經(jīng)濟時，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，在水量和水質(zhì)能夠滿足要求的條件下，也可以用來作為技術(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，一般采用自流供水。 
（二） 水泵供水 
    當(dāng)電站水頭低于15m時，自流供水水壓難以滿足要求；當(dāng)電站水頭高于80~90m（對于小型水電站，水頭大于120m）時采用自流減壓供水往往不經(jīng)濟。因此，在這兩種情況下，一般采用水泵供水，來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，可考慮射流泵供水。 
（2） 
水輪機頂蓋供水。對中高水頭混流式機組，還可以從水輪機頂蓋排水管上取水。 
3.4.3    設(shè)備配置方式 
（1） 集中供水。全站所有用水設(shè)備都由一個或幾個共用的取水設(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。全站沒有共用的供水設(shè)備和管道，每臺機組自設(shè)取水口、設(shè)備和管道，自成體系，獨立運行。 
（3） 分組供水。當(dāng)電站機組臺數(shù)較多時，可將機組分成若干組，每組構(gòu)成一個完整的供水系統(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)運動來輸送液體的。按葉輪旋轉(zhuǎn)時使水產(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（又稱空氣揚水機）、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)時會產(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)主要有揚程、流量、轉(zhuǎn)速、功率、效率和允許吸上真空高度。 （1） 揚程。揚程是指單位質(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    水電站消防對象 
（1） 廠房消防 （2） 
發(fā)電機滅火 
（3） 油系統(tǒng)消防




高水頭水輪機減壓閥的性能，直接影響機組技術(shù)供水的品質(zhì)，影響機組的安全穩(wěn)定運行，針對ZJY46H型減壓閥和膜片差壓式減壓閥在天生橋二級電站運用的實際情況，對兩種類型減壓閥的優(yōu)缺點進(jìn)行對比分析，進(jìn)行經(jīng)驗總結(jié)，并結(jié)合對ZJY46H型減壓閥本體及其控制回路的改進(jìn)，說明ZJY46H型減壓閥在高水頭電站運用是可行的。利用水力模擬試驗，研究了西南某高水頭水電站機組技術(shù)供水系統(tǒng)用水輪機代替減壓閥的問題．用水輪機代替減壓閥，在水輪機轉(zhuǎn)輪后面串聯(lián)長的供水管路系統(tǒng)和用水設(shè)備，是一種新的裝置．試驗表明，這種裝置仍然能像通常水輪機那樣在任何導(dǎo)葉開度下穩(wěn)定運行，水輪機在飛逸情況下不會出現(xiàn)供水管路中水壓過高現(xiàn)象．用水輪機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調(diào)節(jié)水庫或只有調(diào)節(jié)能力很低的水庫，因此一般不具有綜合利用效益；因上下游水位相對穩(wěn)定，水頭變化幅度相對不大，它的出力和發(fā)電量基本取決于來水量。，優(yōu)化結(jié)果具有明顯的經(jīng)濟效益。一種高水頭水輪機液動進(jìn)水蝶閥，它包括閥體、閥座，以及通過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，液壓油缸通過曲柄與閥軸連接并控制其轉(zhuǎn)動，其特征在于：閥座為直接加工在閥體內(nèi)環(huán)臺上的錐環(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流式結(jié)構(gòu)。本實用新型是在總結(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