重锤锁定蝶阀设计说明与规范.docx
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重锤锁定蝶阀设计说明与规范
水电站
进水阀及附属设备
设
计
说
明
与
规
范
浙江正洲泵阀制造有限公司
2010-07-03
一、概述
进水主阀为液压操作的卧轴式、双密封、双平板、双偏心水力、蓄能罐保压、重锤关闭相配合的自关闭型通流式蝶阀，上游与压力钢管相连，下游通过伸缩节与蜗壳前的下游钢管相连。
进水阀及其旁通阀、空气阀、操作机构及控制设备，在设计安装空间位置时考虑通用尺寸大小，操作维护简单，安装运输方便等因素。
阀体用地脚螺栓固定在混凝土支墩上。
无需拆卸阀体便可检修、更换工作密封和轴颈密封。
操作机构采用直缸摇摆式中压（13~16MPa）单接力器，可就地操作和远程控制。
在进水阀下游侧设一伸缩节，可方便进水阀的安装、拆装和检修。
在进水阀上、下游侧延伸管上设有液动旁通阀，用来对蜗壳充水并平压，以消除进水阀在两侧的压差规定范围内开启时产生的振动。
我公司在系统分析和周密计算的基础上,认真设计了技术方案，对阀体、蝶板、阀轴、液压系统等主要部件进行的理论与技术分析，使这些部件具有足够的强度和刚度；对液压、电气等关键元器件选配品牌，并考虑了良好的匹配与通用性；对总体结构进行了系统优化，使设备的整体技术水平达到最好。
液控蝶阀技术参数表
序号
项目
参数
一、基本参数
基本参数
1
型号
1750HD7X43H-25C
2
名称
蓄能式液控缓闭止回蝶阀
3
公称直径
DN1750
4
公称压力
1.6Mpa
5
强度试验
1.96Mpa（实际水头X2.25）
6
密封试验
1.44Mpa（实际水头X1.65）
7
工作介质
水、海水、油品气体等
8
工作温度
≤120°
9
全开位流阻系数
0.12
10
阀门安装长度
590
11
阀门重量（含执行器与重锤）
10500Kg
二、主要执行标准
12
产品制造
GB/T12238-1989
13
传动装置
JB/T5299-1998
14
连接法兰
GB/T17241.6-1998
15
阀门长度
GB/T12221-2005
16
试验检验
GB/T13927-1992，GB/T14478-93
17
质量保证
ISO9001:
2000
18
包装标准
GB/T13384JB2647
19
液压标准
GB/T3766-2001
低压成套开关设备
GB7251-87
低压电器外壳防护等级
GB4942.2-85
三、启闭参数
20
开阀时间
20~120秒
21
关阀时间
（可调）
快关
8~30秒
慢关
12~90秒
22
关阀角度
（可调）
快关
70±10度
慢关
20±10度
四、结构特点
23
联接形式
法兰连接
24
密封形式
三偏心不锈钢硬密封
25
蝶板结构
桁架式结构
26
安装形式
阀体卧式安装
液压系统整安装
电气系统与液压站整体
五、传动装置
27
装置类型
摇臂传动装置
28
装置型号
YBH-80
29
油缸类型
双向缓闭油缸
30
油缸型号
SHG200
31
装置额压
20MPa
32
侧板材质
Q235A
33
摇臂材质
ZG230
34
锁销材质
2Cr13
35
缸体材质
精制珩麻磨管
36
活塞杆材质
45#钢镀铬
37
液压油
N46#-68#
六、液压站
38
液压站型号
YBH10-80
39
油箱容量
80L
40
系统公称压力
20MPa
41
电机型号
Y132M4-7.5
42
油泵型号/流量
10MCY14-1B/10L/Min
43
压力开关
D505/18D
44
电磁阀型号/电压
23QF6K/DC24V
45
电磁阀控制特征
失电保持原位
46
液压站重量（无油）
~870Kg
七、电气控制
48
电控箱型号
450X230X650
49
防护等级
IP55
50
动力电压
AC380V
51
控制电压
AC/DC220V
52
控制功率
≤300W
53
电机功率
7.5KW
54
电箱总功率
≤8KW
55
控制方式
远程、就地，手动
56
PLC中央处理单元
CPU224
57
编程软件
SETP7-V4.0SP6
58
阀门失电位置
失电保持原位
59
输入信号类型
控制脉冲信号
60
输入信号功能
开阀,关阀,停止.
61
输出信号类型/通信
无源触点/RS485接口
62
63
输出信号功能（DCS鉴控用）
全开位,全关位,远程状态,油泵运行,,开阀失败（压差未平等,故障,锁定投入、旁阀全开、旁阀全关
64
故障清单（故障信号不作为联锁停泵用）
开阀超时,关闭超时,电机热保护,,油压低,油泵运行超时,油泵启动频繁,压力检测有误等
八、主要构件材料
67
阀体材料
Q235
68
蝶板材料
Q235
69
阀板密封圈
不锈钢1Cr18Ni9Ti
70
阀体密封圈
不锈钢1Cr18Ni9Ti
71
阀轴材料
不锈钢2Cr13
72
填料
V形圈与石墨盘根
74
轴套
自润滑CSB复合材料
防泥沙结核
75
流道内紧固件
不锈钢2Cr13
旁通阀
手动旁阀
200D343H-25C
电动旁阀
200D943H-25C
旁通伸缩节
200SSJ-25C
旁通控制方式
手动/自（液）动
空气阀
150P41X-16C
排水阀
150Z41H-16C
液控阀采用相关标准：
二、主要组成部分
⏹进水主阀为液压操作分为机械系统、液压系统、电气自动控制系统。
2.1、机械系统
进水阀的设计压力为1.6MPa，进水阀的公称直径为1750mm，全行程开启时间20～120s可调，全行程关闭时间20～120s可调。
进水阀采用液压驱动，无级调速，动作平稳,可根据电站水流特进行设定开关阀时间，使介质不会在钢管中造成危险的压力脉动。
进水阀及其附属设备采用Q345R、Q235A、2Cr13等优质材质，具有足够的强度和刚度，从而保证承受设备在正常运行工况和非正常运行工况下，可能产生的最大水压以及水压试验而不产生破坏和有害变形；开启和动水关闭进水阀时，振动或其它异常现象不会引起进水阀部件及其附属设备产生任何有害变形。
进水阀按全流量条件下水力损失最小进行设计，压力损失不大于0.01MPa。
进水阀能在最不利工况且导叶没有关闭的情况下可靠地关闭，从而保护水轮机和其它设备。
（1）阀门本体
阀体采用Q345R钢板焊接结构，阀体具有足够的强度和刚度，在任何运行工况下均不会产生漏水和有害变形。
阀体轴承座采用箱式结构，能承受在最危险工况时阀轴传来的集中载荷。
阀体外部设有阀板的限位装置及位置指示器。
进水阀阀板采用水力损失小，操作维护方便的桁架式钢板焊接结构，其结构采用双偏心双平板过流形式，两块承力平板边缘设有两道密封，中间肋板呈对称分布。
此阀板流道的形状具有良好的水力特性，过流表面经机械加工，减小了水头损失和水力振动，具有全开后运行平稳；关阀时必要的水力自关闭性能。
进水阀密封采用硬橡胶－不锈钢密封结构，检修密封采用不锈钢金属硬密封结构形式。
（2）活门与阀轴
阀轴采用不锈钢整体锻造，采用全轴的形式，活门与阀轴的连接采用偏心连接销紧固连接，并传递扭距的形式，改善了连接销的受力状况，使销轴的剪切的可能性大大减小，使连接更牢固、更可靠，有效过渡面积增大，克服了传统的销连接方式稳固性较差等缺点。
活门为龟板式结构，流阻系数小、强度大，在加强筋板上有导流孔，有效消除水流冲击。
枢轴和活门水平装配在阀体内，活门经机加工，过流面平整光滑，使活门流道与上下游短管和伸缩节的流道保持同一水平，从而减小水流扰动和水力损失。
由于阀轴采用全轴式，水平性好，稳定性好，易于加工、制造，对中及定位有效得电保证，长期运行甚至震动也会下沉，保证了密封效果。
（3）密封
为了克服频繁运动产生的轴端密封磨损，其进水端采用U形密封圈密封，具有较高的弹性、自密封性和耐磨性，能有效地防止泥沙进入轴承内。
后端采用预压可调成型填料结构，填料材料为夹织物橡胶材料，成型好,成型填料为五件一组结构，可形成三个密封环，相当于三道橡胶密封圈。
当长期运行产生一定磨损后，通过调节填料压盖上的调节螺钉仍可继续保持满意的密封效果。
因此，轴端密封完全可满足一个大修期不更换、不外漏的要求。
（4）进水阀的锁定装置
在进水阀液压站上设有液压锁定装置，能保证进水阀正常关阀时的关阀锁定，或全开后锁定，且运行失电后阀门保持原位并可靠锁止油路不泄漏。
在进水阀操作曲柄上设有可靠的机械锁定装置，能保证阀门处于关阀位置或全开位置时的自动机械锁定，并有锁定状态信号输出。
阀门下游侧需检修时，关阀后，先液压锁定自动投入，然后人工投入机械锁定，从而确保了下游设备检修人员的绝对安全。
无论是自动锁定或人工投入机械锁定，均有信号输入至PLC或位机，供现场控制或上位监控。
（5）伸缩节
进水蝶阀的下游侧设置一个DN17500，PN1.6MPa具有伸缩和一定变形补偿能力的套筒式伸缩节，伸缩节最长度为500mm，伸缩量为±50mm，偏心量4mm、挠度θ=2º。
采用宽带NBR密封，密封装置可通过预紧螺栓进行调整。
其结构上保证了在水轮机在各种运行工况和作用最大水头下不产生泄露，长期运行无需更换密封件。
伸缩节本体采用Q345R制造，与进水蝶阀下游侧及出水短管采用法兰连接。
伸缩节允许阀体沿着引水管的轴线移动与偏心量4mm内移动，同时伸缩节在挠度θ=2º内错移均可靠密封，并无泄漏。
此种结构便于安装和拆卸，能抵消由于温差变动或和作用在进水阀上的水作用力的变化引起的进水阀沿压力钢管轴线方向位移，伸缩节能适由温度变化且不产生磨损和有害变形。
伸缩节的密封是使用寿命长、可靠而且防渗漏的NBR密封圈。
供方并提供伸缩节一起配套的全部必需的密封、垫片、连接螺栓和螺母。
（6）连接短路
供方提供的卷制连接短管钢板按GB150或ASME“锅炉及压力容器规程”第VIII章的要求进行缺陷检测。
并按ISO质量要求，杜绝缺陷的钢板被使用。
所有焊缝进行100%UT无损检测或用射线探伤。
所有开于短管上的孔均补强或加筋板。
（7）旁通阀
供方提供旁通管路，旁通管为35#无缝钢管。
用来给蜗壳充水和进水阀两侧平压。
在液动旁通球阀的上下游各设有蜗轮手动球阀，并配有伸缩节，与旁通管通过法兰连接。
旁通阀、管路及其连接设备能承受压力钢管内最大水压力、进水阀在推力下的位移、以及频繁操作产生的疲劳力。
旁通管和旁通阀按最不利运行工况下最大压力的1.5倍进行水压试验。
旁通管和旁通阀的设计满足平衡进水阀两边水压的要求，同时满足在导叶最大漏水量时，在特定的时间间隔内（15分钟内）开启进水阀的要求。
旁通管路及附件的公称直径为DN200mm。
液动旁通阀通过进水阀液压系统的压力油进行操作。
供方配套提供连接到控制和操作设备的供排油管路。
控制和操作设备技术成熟，运行安全可靠。
控制系统中有显示旁通阀的位置信号装置，并有无源接点提供给上位机监控。
2.2、液压系统
液压站通过油泵机组向气囊式蓄能器充油，气囊产生压缩从而存储液压能，在电控指令和控制阀组的作用下，蓄能罐的液压油或油泵打压的液压油经液压阀快速流向操作机构，而将液压能转变为机械能，从而驱动锁定接力器和主接力器以及液动旁通阀来开启进水蝴蝶阀，正常关阀时自动解除锁定，阀门在永存的重锤势能下，旁阀在液压驱动下实现自动关闭。
事故状态下动水关阀时，自动解除锁定、在液压和水力驱动下按调定的速度关闭阀门（按设在液压站上的节流阀调定时间关闭）。
操作机构具有足够的操作容量，能在最小油压下，不大于120s的时间内平稳地完成全关。
。
操作机构由直缸油缸、蓄能装置、电气液压控制箱和锁定装置等组成。
主要由油泵机组、集成式油路块、蓄能罐组、油箱、空气滤清器、滤油器、压力控制器、液位继电器、控制阀组及表计等组成。
每台进水阀配一台液压站。
我方对液压模块进行三维优化设计，使其内部弯路少，泄漏点少，并采用高性能的电磁球阀做为保压止泄元件，从而保证了液压站保压时间长，使其电机运行间隔≥72小时，在最低压力下，保压时间仍达100个小时以上。
在液压泵进油口设有油滤清器，保证油泵可靠正常工作，在油泵的出油口设有安全溢流阀，此溢流阀最高压力根据保压高压值面确定，一般出厂设为高于高压值1MPa。
在液压站上设有压力传感器，对液压系统进行控制与检测，并有无源接点供上位机采用。
每套操作供油系统有一台电动油泵一台手动油泵，一台工作、一台备用。
电动油泵每分钟的供油量不小于进水阀接力器的总容量的1.5倍，油泵的额定压力为31.5MPa，绝对满足了进水阀压力油操作系统额定油压16MPa的要求。
2.3、控制系统
⏹采用PLC可编程控制器。
⏹模块式结构，可靠性高、通用性好
⏹灵活网络连接及模拟量接口
⏹配有文本显示器
主要的特点：
进水阀控制系统以PLC（可编程控制器）为核心，PLC选用德国西门子产品。
可以在控制面板上对进水阀就地操作，如开启或关闭旁通阀，解除或拔出锁定装置，开启或关闭主阀，也可以由中控室对阀门进行联动控制。
控制系统可通过一个转换开关来选择本地控制、远方控制及手动操作的方式。
该系统作为机组自动控制的一部分实现对进水阀及其附属设备的控制。
控制系统还包括所有必须的控制装置、变送器、继电器、指示仪表、阀和限位开关、管道以及电缆等。
还可提供远程计算机诊断、咨询等服务。
（1）采用国际著名品牌PLC，其它主要电气元件也采用品牌产品。
（2）采用交直流双路控制电源，一路由三相四线制的工频电源AC220V供给，另一路由DC220V电源供给，正常情况下由AC220V供电，当AC220V失电或故障时自动切换至DC220V；当AC220V恢复供电时又自动切换至交流电源。
两路电源经性能可靠的魏德米勒开关电源转换后供给PLC及电磁阀等相关电气元件，提高了低压元件的使用寿命，又保证了控制系统正常、安全的工作。
此种控制方式操作简洁，便于维护，控制面板按扭布局和状态显示直观。
（3）进水阀的自动控制自成系统，采用可编程控制并带RS485接口与上位机联系。
设有与中央控制室通讯的接口，可将进水阀系统的控制纳入水电站的集中控制系统中，以实现无人值班，少人值守。
（4）进水阀控制系统设单独的控制柜，控制柜带门。
控制柜的面板上有配套的控制装置和指示仪表。
指示灯明确的显示进水阀和旁通阀的全开、全关和锁定位置。
柜体为钢板结构，柜内所有的接线和管道的连接在工厂完成，外部接线引至控制柜内接线端子板上。
（5）控制包括进水阀和液控站。
控制系统以自动方式运行时，根据机组现地控制单元或中央控制室的指令自动按操作程序控制进水阀开启和关闭。
控制系统以手动方式运行时，通过安装在现地控制柜上的操作按钮或旋扭控制进水阀开启和关闭。
（6）进水阀控制设备联锁，可防止进水阀活门两侧压力（使用压力传感器检测或差压控制装置）差过大时开启进水阀。
进水阀控制系统使进水阀在开启和关闭的过程中随时可以停止并向相反方向转动。
当进水阀的手动操作锁锭装置投入时，闭锁进水阀开启回路，同时通过联锁装置防止旁通阀自动开启或按钮开启。
（7）当进水阀操作系统发生故障或因调试需要时，进水阀能通过手动或电磁阀操作旁通阀，通过电磁配压阀手动操作进水阀。
（8）在中控室、机组现地控制单元能显示进水阀和旁通阀的开、关位置状态，并能显示进水阀锁锭的位置状态。
（9）当机组过速或事故低油压，且调速器和机组过速限制系统失灵时，能自动关闭进水阀。
（10）蝶阀电气控制系统具有下列主要信号，所有信号均要求无源接点上端子，引至电站计算机监控系统：
①蝶阀全开和全关位置信号；
②液压锁锭投入与退出信号；
③旁通阀全开、全关信号；
④机械液压系统油压过高、过低和事故低油压信号；
⑤油泵交流电源消失故障信号；
⑥油泵运行信号；
⑦反映蝶阀前后充水压力的压差信号；
⑧控制电源监视信号；
工厂检验项目与标准
总则：
1.1进水阀制造完成后，对各部件主要尺寸、安装尺寸进行检查。
1.2在工厂按规范进行组装﹑检验和试验，并将试验报告﹑测量记录等资料提供给发包单位审查。
1.3承受水压及油压的部件需做水压试验，试验压力及要求按GB/T14478-93条款执行。
1.4总装后的厂内漏水试验结果至少符合GB/T14478-93第5.3款要求，及相关GB/T13927标准。
a）我方必须按照第十章“一般规定”中的有关技术标准和本章技术规范，对进水阀及其附属设备的各主要部件于出厂前在工厂内进行检查、试验和预装配，以检验产品的质量及指标是否符合合同规定的要求，精确调整组装部件之间的定位尺寸和配合间隙，在工厂打上匹配标记或定位销订，以保证各部件在现场准确安装。
b）进水阀及其附属设备的主要厂内检验项目和出厂检验项目在工厂进行时，我方均通知制造监理工程师参加，所有检验结果均均有正式记录。
出厂检验项目必须由双方代表共同检验合格，并经制造监理工程师签字以后，我方才能签发产品合格证和发货出厂。
c）对进水阀及其附属设备的各主要部件进行出厂检验时，除均具备材料出厂合格证明文件、材料化验和强度试验报告、无损检测报告外，制造监理工程师可根据结构特点，要求对重点部位进行必要的无损探伤复核检验。
铸件、锻件、板材、管材等材料我方均按照国家的有关材料标准进行严格检测验收。
d）进水阀及其附属设备的所有厂内制造检验和出厂检验均均在工厂内完成。
对于不能或难于在工厂内进行装配检验的进水阀及其附属设备的有关部件，经我方和买方协商一致后，可移至安装现场按照《水轮机进水阀安装技术规范》和《大中型水轮机进水阀门基本技术条件》的有关规定由我方负责进行，并承担这些部件现场装配、检验和处理的全部费用。
e）进水阀及其附属设备的主要厂内检验项目及简要说明如下：
（1）对进水阀、旁通阀及旁通管等进行组装，并对各主要尺寸和装配尺寸进行检验，必要时加定位销和装配记号。
（2）进水阀及其附属设备承受水压、油压、气压的部分，除需在工地进行焊接的部分外，均需在厂内进行耐压试验。
当工作压力小于或等于2.5MPa时，试验压力为工作压力的1.5倍，当工作压力大于2.5MPa时，其超过的部分取1.25倍。
承受水压部分的试验压力为1.5MPa；油压部分的耐压试验均按GB/T14478《大中型水轮机进水阀门基本技术条件》的规定进行，受压部件不得产生有害的永久变形及渗漏等异常现象。
（3）进水阀活门的水密封焊缝均作磁粉探伤或着色探伤试验。
（4）进水阀在制造厂内总装后进行漏水试验，试验压力按最高静水头197m计算，持续时间30min，进水阀漏水量均满足11.4的规定。
漏水试验时，阀门的轴颈密封和阀壳分半面不允许漏水。
（5）进水阀的接力器均进行压力试验和渗漏试验，活塞渗漏量均符合有关规程规范要求。
（6）进水阀用油压装置在出厂前均组装进行试验,试验项目与方法按GB/T9652.2-2007和GB/T8564-2003中规定进行。
回油箱和漏油箱均做渗漏试验。
f）出厂检验所需的设备、仪表、材料均由我方自备。
试验费用计入总报价之内。
工厂检查试验项目表见“进水阀工厂装配和试验项目表”和“进水阀用油压装置工厂装配和试验项目表”。
进水阀工厂装配和试验项目表
序
号
名称
材料检验
制造过程与最终检验
试验
检验
其它检验
项目及备注
机械性能
化学成份
探伤
硬度试验
射线检查
探伤
外观检查
尺寸检查
动作试验
渗漏试验
压力试验
1
阀壳
√
√
√
√
√
√
√
2
活门
√
√
√
√
√
√
√
√
包括阀轴及水密焊缝试验
3
旁通阀及管路
√
√*
√*
4
轴承
√
√
√
5
接力器
√
√
√
√
6
阀门组装
√*
√*
√*
√*
包括密封环及操作机构动作试验至少开关各三次
7
安全阀及阀组
√
√
√
8
油泵
√
√
试运转及输液量检验
9
各种信号器、传感器
√
电气性能检验
10
回油箱
√
√
热油渗漏试验
11
控制柜
√
√
√
注：
1）“√”为厂内试验项目；2）“*”为制造监理工程师参加试验的项目。
进水阀用油压装置工厂装配和试验项目表
序号
名称
动作试验
压力试验
试验检查
备注
1
油泵
√
试运行及输油量
2
安全阀和阀组
√
3
电气装置
√
4
压力油罐
√
5
油压和油位信号
√
6
回油箱
√
渗漏试验
7
漏油箱
√
渗漏试验
注:
“√”为制造监理工程师参加试验的项目。
蝶阀监造内容
序号
监造部套
监造内容
监造方式
H
W
R
数量
1
阀体
1、供货方提供数据：
相关标准检查记录，压力试验报告。
2、加工：
检查装配尺寸原理，间隙垂直公差，法兰连接的不平行度；阀体结构长度，阀体内表（内腔），间隙（净空容积）
W
R
4
2
蝶板
1、供货方提供数据：
相关技术文件和标准，检查记录。
2、加工：
检查长度、直径、表面粗糙度、圆度、径向跳动等的检测原理。
W
R
4
3
阀轴
1、供货方提供数据：
相关技术文件和技术标准；检查记录。
2、加工：
检查装配、表面质量、热处理。
R
4
4
密封
1、供货方提供数据：
相关技术文件和技术标准；相关标准。
2、液压测试：
注满测试介质，从测试阀的进水外，并在1.25倍的额定工作压力下保持三十分钟。
W
4
5
驱动部分
1、供货方提供数据：
检验数据和检验记录，相关标准。
2、功能测试：
在最大工作压力下的工作特性；电力和液压转换部分和操作（工作特性）；最大工作扭矩；在两个可调速度下的目击关阀工作测试。
W
R
4
6
标记和商标
1、供货方提供数据：
相关技术文件和标准，检验记录。
2、加工：
定位开关、操作开关和设备的标准。
连接的的终端标记，传递装置标记包括型号、参数、检验标记和运输标记。
W
R
4
7
设备
1、供货方提供
升级会员 