直通式旋塞阀结构和启闭原理类似于球阀，如图2-33所示。旋塞阀的启闭过程如下：开启阀门时，要先旋转手轮，使塞子上升而与密封面脱离，再旋转手柄90度，使塞子的通道和阀体的通道相通，实现开启。而阀门的关闭过程是先旋转手柄90度，使塞子的通道和阀体的通道垂直，再旋转手轮，使塞子下降，实现密封关闭。这类旋塞阀多用于开启和关闭管道中的流体，有时也用于节流。由于旋塞阀的启闭均是在密封面脱离的状态下进行的，一般不会造成密封面的严重磨损。 对于岔管引水的电站，可截断水轮机上游的水流，构成检修机组的安全工作条件。当电站由一根压力输水总管同时向几台机组供水时，每台机组前均装设进水阀。当某一机组需要检修时，只需关闭水轮机前的进水阀，而不会影响其他机组的正常运行。 进水阀的密封性能比导叶要优越很多。水轮发电机组在停机时，如果仅仅关闭水轮机的导叶，则通过导叶而引起的漏水是不可避免的，而且漏水的流量还随着机组投产时间的延续会逐渐增大，如果导叶发生空蚀则漏水将更为严重。一般情况下导叶在全关时的漏水量约占机组最大流量的2～3％，严重时可达5％。 而对于导叶漏水量过大的机组，停机时关闭进水阀，有利于机组停机过程的顺利完成，并使停机后的机组能保持稳定状态 作为机组过速的后备保护。当机组甩负荷又恰逢调速器发生故障不能动作时，进水阀可以迅速在动水情况下关闭，切断水流，防止机组过速的时间超过允许值，避免事故扩大。 对于装置水头高、引水管道长的电站，如果机组未设置进水阀，则在机组停机后，为减少因导叶漏水而造成的水量损失，需关闭引水管进水口闸门，这样将导致整个引水管道被放空。当机组需要重新开启时，必须先对引水管道进行充水，这将延长机组启动时间。设置进水阀后，机组停机时只需关闭进水阀而无需关闭进水口闸门，引水管道始终保持充水状态，使机组能快速启动并带上给定负荷。 2．遥控浮球阀 浮球随水位的变化而升降，带动浮球导阀开启或关闭，以控制主阀的开启和关闭，达到自动控制设定的液位。浮球阀适用于控制水塔或水池的水位，使水位不受水压干扰。 根据使用的目的、功能场所的不同，水力控制阀可演变成遥控浮球阀、可调式减压阀、缓闭消声止回阀、流量控制阀、泄压持压阀、水力电动控制阀、水泵控制阀、压差旁通平衡阀、紧急关闭阀等。 3．可调式减压阀 利用水作用力控制调节导阀，使阀后水压降低，无论是进口水压波动，还是出口流量变化，出口的静压和动压都能稳定在设定值上，出口压力在一定范围内可调。 4．缓闭消声止回阀 利用水作用力控制导阀，使主阀得到最佳的开启或关闭速度，防止水锺水击的产生，以达到开启和缓闭消声平稳的效果。 5．流量控制阀 利用利用水作用力控制调节器，使得进口压力有波动时，出口流量保持在设定值不变。 6．泄压/持压阀 利用水作用力控制导阀，使主阀得到最佳的开启或关闭速度，，利用水作用力控制导阀，使主阀自动排出部分水来稳定阀前管道设定的压力。当压力恢复到设定压力以下时，主阀自动关闭。阀门的泄压/持压在一定的范围内可以调节。 7．水力电动控制阀 利用导阀控制阀门的开启和关闭。通过电磁导阀可以实现对阀门开启和关闭的遥控。加装附加装置后，可控制开启和关闭的速度。 8．水泵控制阀 利用水作用力控制主阀先关闭开度的90%，再由行程开关控制水泵滞后关闭，然后主阀关闭，具有介质止回保护水泵的功能。 9．压差旁通平衡阀 利用水作用力和调节压差平衡导阀，自动控制阀门开度，常用于中央空调导流、供水、回水之间平衡差压，使管路中介质保持恒定的压差值。 10．紧急关闭阀 利用水作用力，自动实现阀门的关闭和开启。常用于消防与生产或生活共用的供水系统中。 1.4.11 盘形阀 盘形阀的阀板形如盘状，依靠阀板与阀座间的环形接触面实现密封，阀座在阀门关闭时有一定的吸振缓冲作用。根据阀板与阀座密封接触面的特点，盘形阀又可分成平板阀和锥形阀。平板阀的密封接触面为平面，如图 (a)所示，而锥形阀的密封接触面为锥面，如图 (b)。锥形阀的密封性能比平板阀更好，可用于粘度较高的液体介质或含有淤泥的管道中。 水电站中一般采用盘形阀作为机组检修的排水阀，以避免因泥沙淤积而造成闸门关闭不严等问题。图所示为某电站的水轮机盘形阀。机组检修时，打开排水阀，使机组过水系统中高于下游尾水位的积水通过自流方式排除，待过水系统中的积水与下游尾水位平齐后再予以关闭为水电站排水阀采用。混凝土蜗壳的盘形阀，由水轮机制造厂配套供应，其他部位所需的盘形阀，一般由业主单位自行解决。 1.4.12 底阀 底阀是一种节约能源的阀，一般安装在水泵水下吸管的底端，以限制水泵管内液体返回水源，起着只进不出的功能。阀盖上有很多个进水孔和加强筋，以防堵塞。 8、课后复习 1.进水阀有什么作用？ 5.空气阀有什么作用？装在何处？ 6.旁通阀有什么作用？ 7.根据蝶阀操作系统图,说明蝶阀开启时的动作过程? 9.蝶阀、球阀与筒形阀的优缺点如何? 对于岔管引水的电站，可截断水轮机上游的水流，构成检修机组的安全工作条件。当电站由一根压力输水总管同时向几台机组供水时，每台机组前均装设进水阀。当某一机组需要检修时，只需关闭水轮机前的进水阀，而不会影响其他机组的正常运行。 进水阀的密封性能比导叶要优越很多。水轮发电机组在停机时，如果仅仅关闭水轮机的导叶，则通过导叶而引起的漏水是不可避免的，而且漏水的流量还随着机组投产时间的延续会逐渐增大，如果导叶发生空蚀则漏水将更为严重。一般情况下导叶在全关时的漏水量约占机组最大流量的2～3％，严重时可达5％。 而对于导叶漏水量过大的机组，停机时关闭进水阀，有利于机组停机过程的顺利完成，并使停机后的机组能保持稳定状态 作为机组过速的后备保护。当机组甩负荷又恰逢调速器发生故障不能动作时，进水阀可以迅速在动水情况下关闭，切断水流，防止机组过速的时间超过允许值，避免事故扩大。 对于装置水头高、引水管道长的电站，如果机组未设置进水阀，则在机组停机后，为减少因导叶漏水而造成的水量损失，需关闭引水管进水口闸门，这样将导致整个引水管道被放空。当机组需要重新开启时，必须先对引水管道进行充水，这将延长机组启动时间。设置进水阀后，机组停机时只需关闭进水阀而无需关闭进水口闸门，引水管道始终保持充水状态，使机组能快速启动并带上给定负荷。 （1）对于由一根压力输水总管分岔供给几台水轮机/水泵水轮机流量时，每台水轮机/水泵水轮机都应装设进水阀。 （2）压力管道较短的单元压力输水管，水轮机宜不设置进水阀。对于多泥沙河流水电厂的单元压力输水管或压力管道较长的单元输水管，为水轮机装设的进水阀的型式应经过技术经济论证后确定。 （3）对水头大于150m的单元引水式机组，应在水轮机前设置进水阀，同时在进水口设置快速闸门，而最大水头小于150m且压力管道较短的单元式机组，如坝后式电站的机组，一般仅在进水口设置快速闸门。 （4）单元输水系统的水泵水轮机宜在每台机蜗壳前装设进水阀。 （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磨蚀。 4、全开时，水力损失应尽可能的小，以提高机组对水能的利用率。 5、进水阀及其操作机构的结构和强度应满足运行要求，能够承受各种工况下的水压力和振动，而且不能有过大的形变。 6、能在动水条件下迅速关闭，使机组的过速时间和压力管道的水击压力都不超过允许值。关闭时间一般为1min～3min。如采用油压操作，进水阀可在30s～50s内紧急关闭。仅用作检修用的进水阀启闭时间由运行方案决定，一般在静水中动作的时间为2 min～5min。 蝴蝶阀，简称蝶阀，是用圆形蝶板作启闭件并随阀轴转动来开启、关闭流体通道的一种阀门 快速闸门是能快速启闭的一种闸门，多用于大型出水流道(如直管式出水流道)的出口，当水泵机组发生事故、突然停机时，闸门迅速关闭，以截断倒泄的水流。 这种断流方式的显著优点是闸门可以全开，阻力损失很小，特别适合于出口水位变幅和淹深较大的情况。它的缺点是闸门密封不紧时，容易漏水，影响对管道的检修。 快速闸门的形式、开启的时间和速度、关门的时间和速度等，都应根据水泵机组的性能来决定。但是，无论什么情况，都应考虑安全措施。例如，轴流泵启动时要求开阀门启动，如果快速闸门实际启升速度不能满足计算起升速度要求，应该加设安全溢流设施。 快速闸门是能快速启闭的一种闸门，多用于大型出水流道(如直管式出水流道)的出口，当水泵机组发生事故、突然停机时，闸门迅速关闭，以截断倒泄的水流。 这种断流方式的显著优点是闸门可以全开，阻力损失很小，特别适合于出口水位变幅和淹深较大的情况。它的缺点是闸门密封不紧时，容易漏水，影响对管道的检修。 快速闸门的形式、开启的时间和速度、关门的时间和速度等，都应根据水泵机组的性能来决定。但是，无论什么情况，都应考虑安全措施。例如，轴流泵启动时要求开阀门启动，如果快速闸门实际启升速度不能满足计算起升速度要求，应该加设安全溢流设施。常用措施有胸墙顶部溢流或在闸门门页上开自由起落小拍门于L溢流，如图9—45所示。 直通式旋塞阀结构和启闭原理类似于球阀，如图2-33所示。旋塞阀的启闭过程如下：开启阀门时，要先旋转手轮，使塞子上升而与密封面脱离，再旋转手柄90度，使塞子的通道和阀体的通道相通，实现开启。而阀门的关闭过程是先旋转手柄90度，使塞子的通道和阀体的通道垂直，再旋转手轮，使塞子下降，实现密封关闭。这类旋塞阀多用于开启和关闭管道中的流体，有时也用于节流。由于旋塞阀的启闭均是在密封面脱离的状态下进行的，一般不会造成密封面的严重磨损。 针型阀还是一种可以进行精确调节的阀门，比如火焰切割用的割具，其调整火焰温度的旋钮就是针型阀。针型阀具有安装拆卸方便、连接紧固、有利于防火、防爆和耐压能力高、密封性能良好等优点，是电站、炼油、化工装置和仪表测量管路中的一种先进连接方式的阀门，用途较广。 当流体按阀体箭头所示流向进入阀体正向流动时，流体作用在阀瓣上产生向上的推力，当该推力（或推力力矩）大于阀瓣重力（或重力力矩）时，阀门打开。当流体反向流动时，阀后流体作用在阀瓣上的力（或力矩）与阀瓣自身重力（或重力力矩）大于阀前流体作用在阀瓣上的力（或力矩）时，阀门关闭，阻止流体倒流。止回阀用于管路系统，其主要作用是防止流体倒流、防止泵及其驱动电机反转，以及防止容器内流体的泄放。 在具有两种不同工作压力的系统之间，通过加装止回阀，可实现低压系统向高压系统进行预充的目的，并避免高压部分的流体进入低压系统而损坏低压系统的设备（如气系统中低压贮气罐可经止回阀向高压贮气罐预充气，但高压贮气罐不能向低压贮气罐充气）。 由于旋启式阀瓣在关闭时压向阀座的力与升降式相比，少了阀瓣的自重，因此在低压情况下，旋启式的密封性不如升降式的好。但旋启式的水力损失小，流体流动方向没有大的改变，故多用于中、高压或较大管径场合。 升降式止回阀，应根据阀瓣的形式决定其安装方向。水平阀瓣的应安装在水平管道上，而垂直阀瓣的应安装在垂直管道上。旋启式止回阀可安装在水平、垂直甚至倾斜的管道上，非水平方向安装时，应保证流体流向为由低到高。安装时应保证阀瓣销轴的水平。在止回阀前后一般还需要装设闸阀或截止阀。 所谓封闭是指排除的介质全部沿着出口流动到指定的地方而不外泄。图2-38所示为水系统中所使用的弹簧微启式安全阀。它是利用压缩弹簧的力来平衡阀瓣的压力并使之密封，通过调节弹簧的压缩量来调整压力。弹簧式安全阀具有体积小、重量轻、灵敏度高及安装位置不受严格限制等优点。 减压阀用于设备所需压力低于压力源压力的管路中，以保证设备的安全正常工作。减压阀是通过敏感元件（弹簧、膜片等）来改变阀瓣开度，将进口压力减至所需要的出口压力，并使其自动保持在允许范围内的一种压力调节阀门。 底阀的阀瓣有旋启式和活塞式两种，如图2-54所示。水泵工作时，水源的水从阀盖进入阀体，在水压力的作用下，阀瓣打开，使水能顺利通过底阀进入水泵；水泵停止工作的瞬间，吸水管内的水因失压使作用在阀瓣上的压力消失，阀瓣在自重的作用下迅速关闭，从而保证吸水管内的水不会倒回水源，起到了即畅通抽水又节约水能损失的作用。 直通式旋塞阀结构和启闭原理类似于球阀，如图2-33所示。旋塞阀的启闭过程如下：开启阀门时，要先旋转手轮，使塞子上升而与密封面脱离，再旋转手柄90度，使塞子的通道和阀体的通道相通，实现开启。而阀门的关闭过程是先旋转手柄90度，使塞子的通道和阀体的通道垂直，再旋转手轮，使塞子下降，实现密封关闭。这类旋塞阀多用于开启和关闭管道中的流体，有时也用于节流。由于旋塞阀的启闭均是在密封面脱离的状态下进行的，一般不会造成密封面的严重磨损。 1开启蝶阀 YDF下移 压油进SD右腔 YF上移开启 YF上腔排油 压油入STHF YDF上腔压油下腔排油 压油进PTF下腔 PTF上移开启 压力水至下游 1DP上压下排 1开启蝶阀 YDF下移 压油进SD右腔 YF上移开启 YF上腔排油 压油入STHF YDF上腔压油下腔排油 压油进PTF下腔 PTF上移开启 压力水至下游 SD左移 1DP上压下排 1开启蝶阀 YDF下移 压油进SD右腔 YF上移开启 YF上腔排油 压油入STHF YDF上腔压油下腔排油 压油进PTF下腔 PTF上移开启 压力水至下游 SD左移 SD退出 压油入2DP 1DP上压下排 1开启蝶阀 压力水至下游 阀后压升4YX动 DKF动围带排气 1开启蝶阀 压力水至下游 阀后压升4YX动 DKF动围带排气 排气后6YX动 此处有改动 2DP吸上 2DP上压下排 STHF右压左排 压油入2DP 1开启蝶阀 STHF右压左排 STHF左移 1开启蝶阀 压油入接力器开启腔 STHF右压左排 STHF左移 压油入STHF 1开启蝶阀 蝶阀开启 压油入接力器开启腔 STHF右压左排 STHF左移 压油入STHF 1开启蝶阀 蝶阀全开 蝶阀开启 压油入接力器开启腔 STHF右压左排 STHF左移 压油入STHF 1开启蝶阀 1HX动 开启继电器释放 1DP落下 蝶阀全开 蝶阀开启 压油入接力器开启腔 STHF右压左排 STHF左移 压油入STHF 1开启蝶阀 1DP落下 1DP上排下压 1开启蝶阀 YF下移 YF上腔压油 YDF上移 YDF上排下压 压油进PTF上腔 PTF下移 压油进SD左腔 SD右移 1DP落下 1DP上排下压 1开启蝶阀 YF关闭 PTF关闭 SD投入 蝶阀开启完成 YF下移 YF上腔压油 YDF上移 YDF上排下压 压油进SD左腔 SD右移 1DP落下 1DP上排下压 压油进PTF上腔 PTF下移 YF关闭 PTF关闭 SD投入 蝶阀开启完成 YF下移 YF上腔压油 YDF上移 YDF上排下压 压油进SD左腔 SD右移 1DP上排下压 压油进PTF上腔 PTF下移 1HX动 开启继电器释放 1DP落下 蝶阀全开 蝶阀开启 压油入接力器开启腔 压油入STHF右腔 STHF左移 阀后压升4YX动 DKF动围带排气 YDF下移 压油入SD右腔 YF上移开启 YF上腔排油 压油入STHF 压油入YDF上腔 压油入PTF下腔 PTF上移开启 压力水至阀后 SD左移退出 1DP上压下排 排气毕6YX动 2DP吸上 2DP上压下排 压油入2DP 蝶阀开启信号 具备开启条件 开启继电器励磁 1DP吸上 蝶阀系统各部件工作状态均正常，蝶阀处于关闭状态 2关闭蝶阀 蝶阀关闭信号 关闭继电器励磁 1DP吸上 YDF下移 PTF开启 压油进SD右腔 SD退出 2DP落下 YF上移开启 STHF右移 蝶阀接力器关 关至2HX动 关闭继电器释放 1DP落下 YDP上移 SD投入 YF下移关闭 压油进SD左腔 PTF关闭 DKF动围带充气 导叶全关（正常关闭）或未完全关闭（事故紧急关闭），蝶阀处于全开状态 蝶阀关闭完成 压油入2DP 1.4 水电站常用阀门 1.4.8安全阀 1.4.10水力控制阀 1.4.5球阀 1.4.6闸阀 1.4.4蝶阀 1.4.1截止阀 1.4.9减压阀 1.4.7止回阀 1.4.2旋塞阀 1.4.11盘形阀 1.4.3针型阀 1.4.12底阀 1.4.1截止阀 1．概述 截止阀是指关闭件（阀瓣）沿阀座中心线移动的阀门。这种类型的阀门非常适合作为切断或调节以及节流使用。 2．结构 截止阀主要由阀体、阀盖、阀杆、阀瓣、阀杆螺母和手轮等组成，基本结构如图所示。 图2.30 直通式截止阀 1-阀体 2-阀瓣 3-阀盖 4-阀杆 5-阀杆螺母 6-操作手轮 图2.31直流式截止阀 1-左阀体 2-阀座 3-阀瓣 4-右阀体 5-阀杆 6-支柱 7-阀杆螺母 8 操作手轮 图2.32 角式截止阀 1-阀体 2-阀瓣 3-阀盖 4-阀杆 5-支柱架 6-阀杆螺母 7-操作手轮 1.4.2旋塞阀 1．概述 旋塞阀是用带通孔的塞体作为启闭件，塞体绕垂直于通道轴线的阀杆旋转，从而达到启闭通道的目的。旋塞阀主要供开启和关闭管道的介质用，也可做一定程度的节流用。 2．结构 旋塞阀主要由阀体、阀塞、阀杆、阀盖和操作机构等组成，如图所示。按通道形式分可分为直通式、三通式和四通式三种。三通和四通旋塞阀主要用于介质的分配和换向，其中三通旋塞阀根据阀塞通道形状又有L形和T形两种，如图所示，旋转阀塞，可以改变流体通路。在水电站的辅助设备中，三通旋塞阀多用于测量仪表，作为测量、放气和切断之用。 直通式旋塞阀结构和启闭原理类似于球阀，如图2-33所示。旋塞阀的启闭过程如下：开启阀门时，要先旋转手轮，使塞子上升而与密封面脱离，再旋转手柄90度，使塞子的通道和阀体的通道相通，实现开启。而阀门的关闭过程是先旋转手柄90度，使塞子的通道和阀体的通道垂直，再旋转手轮，使塞子下降，实现密封关闭。这类旋塞阀多用于开启和关闭管道中的流体，有时也用于节流。由于旋塞阀的启闭均是在密封面脱离的状态下进行的，一般不会造成密封面的严重磨损。 图2-33 直通旋塞阀 1-阀体 2-塞子 3-垫子 4-阀盖 5-螺栓 6-六角螺母 7-填料 8-填料压盖 9-手柄 10-阀杆螺母 11-手轮1-阀体 2-塞体(球体) 3-阀盖 4-手柄 5-阀杆 3 ．优缺点 （1）旋塞阀启闭迅速，操作轻便，适用于管道上需要经常操作的地方。 （2）旋塞阀中流体的流动阻力小。 （3）旋塞阀的密封性能好。 （4）旋塞阀运行稳定性好，无振动，噪声小。 （5）旋塞阀中流体的流向不受安装方向的限制。 （6）旋塞阀结构简单，便于维修，重量轻，价格低。 1.4.3针型阀 针型阀是仪表测量管路系统中重要组成部分，其功用是作开启或切断管道通路用。针型阀的阀芯是一个很尖的圆锥体，好象针一样插入阀座，并由此得名。针型阀比其他类型的阀门能够耐受更大的压力，密封性能好，所以一般用于较小流量，较高压力的气体或者液体介质的密封。针型阀的使用寿命长，即使密封面损坏后，也只需要更换易损零件即可继续使用。安装针型阀时应使介质的流向与阀体上的箭头方向一致。 1.4.4蝶阀 1．概述 蝶阀是用圆形蝶板作启闭件并随阀杆转动来开启、关闭和调节流体通道的一种阀门。阀门关闭时，活门的四周与圆筒形阀体接触，切断和封闭水流的通路；阀门开启时，水流绕活门两侧流过，如图所示。 2．结构 蝶阀主要由圆筒形的阀体和可在其中绕轴转动的活门以及阀杆、密封装置及操作机构等组成，如图所示。 1.4.5球阀 1．概述 球阀主要用于截断或接通介质，也可用于流体的调节与控制，与其它阀类相比，球阀是所有阀类中流体阻力最小的一种。开关迅速、方便，只要阀杆转动90°，球阀就完成了全开或全关动作，很容易实现快速启闭。而且密封性能好。 2．结构 球阀基本结构如图所示，主要由球形阀体和圆筒形球、密封圈、阀杆和操作机构等组成。 6-7 球阀结构原理图 1.4.6闸阀 1．概述 闸阀用于控制和调节液体的流动。闸阀具有结构简单，价格低廉、维护方便、全开时水力损失最小等优点。闸阀的缺点是在动水关闭时操作力大，而且振动强烈，密封面易磨损和脱落，需经常更换。 2．结构 闸阀由阀体、阀盖、阀杆、闸板和操作机构等部件组成，如图所示。 1.4.7止回阀 1．概述 止回阀是依靠介质本身的压力来自动开启、关闭阀瓣，作为管道和设备中防止介质倒流的阀门。止回阀为单向阀，只允许介质在阀中单向流动，因此在安装时应注意使介质流动方向与阀体所示箭头方向一致。 2．结构 止回阀按其结构分为升降式和旋启式两种,如图所示。升降式止回阀的阀瓣沿着阀体垂直中心线上下移动，旋启式止回阀的阀瓣绕着阀座上的销轴旋转。 除上述两种基本类型外，在水电站使用较多的还有梭式止回阀（或静音止回阀），常安装于水泵出水口处，以防止倒流及水锤对泵造成损害。梭式止回阀基本结构如图所示，其内部水流通路为流线型，开启时水头损失极小，阀瓣的阀闭行程很短，停泵时阀门关闭迅速可有效降低水锤的危害，避免因水锤而产生较大水击声。 6-5 梭式止回阀结构原理图 1.4.8 安全阀 1．概述 安全阀用于受内压的设备、管道和容器上，起着防止设备事故，保证运行安全的作用。安全阀的基本工作原理是在阀瓣上外加 一种压力，当被保护系统的介质压力升高超过设定时，阀门打开，排放部分介质，防止压力继续升高；当介质压力降到设定值时，阀门又能自动关闭以免压力过分降低，从而保证生产正常进行。 2．结构 安全阀的结构形式按阀瓣开启的高度分为微启式和全启式，按加于阀瓣的负荷方式又有杠杆重锤式、弹簧式和先导式。在水电站的辅助设备中，广泛采用弹簧式，其中水系统多为封闭弹簧微启式，气系统多为封闭弹簧全启式。 1.4.9 减压阀 1．概述 减压阀是用来将进口压力减至所需要的出口压力，并使其自动保持在允许范围内的阀门。 2．动作原理 调整螺钉顶开副阀瓣，介质由进口通道经副阀进入活塞上腔，因活塞面积大于主阀瓣的面积而下移，使主阀瓣开启，介质流向出口并同时进入膜片的下方，出口压力逐渐上升直至所要求数值时，与弹簧力平衡。如果出口压力增高，膜片下方的介质压力大于调节弹簧的压力，膜片即向上移，副阀瓣则向关闭方向移动，使流 入活塞上腔的介质减少，压力亦随之下降，使活塞与主阀瓣上移，减小了主阀瓣的开度，出口压力也随之下降，达到新的平衡，反之亦然。因此，只要将调整螺钉的位置调整适当，就可使出口压力自动维持在所需要的范围内。 1.4.10水力控制阀 1．概述 水力控制阀是指利用水力控制原理，用导管和不同的元件组成不同的控制系统的阀门的总称。水力控制阀是以管道介质压力为动力，进行启闭、调节的阀门。它由一个主阀和附设的导管、针阀、球阀和压力表等组成。水力控制阀的主阀类似于截止阀，但因主阀内设有许多附属元件，阀门全开时的水力损失一般比截止阀要大得多，且水力损失系数随阀门开度的减小而增大。 水力控制阀分隔膜型和活塞型两类，工作原理相同，都是以上下游压力差为动力，由导阀控制，使隔膜（活塞）液压式差动操作，完全由水力自动调节，从而使主阀阀瓣完全开启或完全关闭或处于调节状态。 图2.42水力控制阀 (a)全关 (b)全开 (c)浮动 1-针阀 2-球阀 当主阀外部的球阀关闭后, 主阀进口端压力水分别进入阀体及控制室，隔膜（活塞）上、下方的压力相互抵消，隔膜（活塞）在弹簧弹力的作用下使阀盘保持完全关闭状态；当主阀外部的球阀全开后,进入隔膜（活塞）上方控制室内的压力水被排到大气或下游低压区时，作用在阀盘底部和隔膜下方的压力值就大于上方的压力值，从而将阀盘推到完全开启的位置；调节主阀外部的球阀开度， 使流经针阀与球阀的水流达到平衡，这时进入隔膜（活塞）上方控制室内的压力值处于进口压力与出口压力之间，主阀阀盘就处于浮动的调节状态，其浮动位置取决于导管系统中的针阀和导阀的联合控制作用。导阀可以通过下游压力的变化而开大或关小其自身的小阀口，从而改变隔膜（活塞）上方控制室的压力值，以控制主阀阀盘的浮动位置。 3密封装置 筒体与顶盖、筒体与底环间都设有密封，以减少阀门的漏水量。筒体与顶盖之间的密封称为筒形阀的上密封，筒体与底环之间的密封称为筒形阀 的下密封。上密封是由水轮机顶盖底部外缘处的环形橡皮板和压板组成；下密封是由设在水轮机底环外缘的环形橡皮条和压板组成。当阀门关闭后，筒形阀上、下缘与密封橡皮压紧，实现止水。 4作用 主要是保护具有中、低利用系数的中、高水头的混流式水轮机的导水机构免受由于过流面与顶盖和底环间的端面泄漏引起的泥砂磨损与空蚀，并能和蝶阀或球阀一样甚至更加快速、可靠和安全地在紧急工况下切断水流。筒形阀可以替代蝶阀和球阀用于机组正常停机时的截流止水和事故停机时的过速保护，在一定情况下可替代进口快速闸门的作用。对多泥沙河流电站中承担调峰调频任务的机组，采用筒形阀的操作来实现机组的启停可有效降低导叶的磨损与空蚀。筒形阀受其结构特点和安装位置的制约，目前还无法作为机组的检修阀门使用，但国内外众多科研与设计单位正在开展相关研究工作。 5优点 1．筒形阀尺寸不受机组尺寸大的限制，适用范围更宽广 2．可以降低电站建设的总投资 3．筒形阀过流部件的水力损失小 4．可有效减轻导叶的空蚀和泥沙磨损 5．筒形阀操作灵活、方便 6缺点 1．筒形阀总体结构较复杂, 有些零部件的加工精度要求高, 难度大。另外安装单位的安装难度大,水轮机的安装时间相应较长 2．筒形阀目前只能当事故防飞逸闸门用和截流止水用，不能当作检修闸门和防引水管道爆裂事故阀门使用。 3．由于筒体靠近活动导叶,所以当有较长异物(如钢筋、长形木条) 卡住活动导叶时,筒体下落关闭时亦容易卡住筒体,使之不能完全关闭,从而不能很好地保护机组。 4．国内目前尚无筒形阀的设计、制造、安装等方面的标准规范。制造、设计及安装的经验较少。 4、闸阀（适用于管径小水头高的小型电站） 1介绍 闸阀是指启闭件（闸板）的运动方向与流体方向相垂直的阀门。闸阀全开时，闸板上移至阀盖的空腔中，整个流道直通，此时流体的压力损失几乎为0；闸阀关闭时,?闸板下移阻断流道，同时闸板上的密封面依靠闸板两侧流体的压力差实现密封；闸板处于部分开启时，流体的压力损失较大并会引起闸门的振动，而振动又可能损伤闸板和阀体的密封面，因此闸阀不适用于作为调节或节流使用，一般只工作于全开和全关两种工况，且不需要经常启闭。 2装置结构 闸阀由阀体、阀盖、阀杆、闸板和操作机构等部件组成。闸板是闸阀的启闭件，闸阀的开启与关闭是通过操作与闸板相连的阀杆来实现的。 闸阀分为明杆式和暗杆式两种。为了减少闸板移动时的摩擦，在较大闸阀的闸板上可增设滚轮。 3优点 (1)闸阀的制造工艺成熟，运行维护方便。 (2)闸阀全开时阀体内部的流道是直通的，对水流的阻力几乎可以忽略。 (3)闸阀启闭时闸板的运动方向与水流方向相垂直，使得其结构长度较短，有利于缩小厂房的宽度。 (4)闸阀全开时闸板提升至过水流道之外，闸板上的密封面受冲蚀较小，有利于延长密封面的寿命?。 (5)闸阀全关时，闸板两侧的水压力差，有利于提高闸门的止水性能，减小闸门的漏水?。 4缺点 (1)闸阀启闭时闸板与阀体相接触的密封面之间有相对运动，易造成密封件的损伤，且密封件的维修比较困难，因此多用于不需经常进行启闭操作的场合。 (2)闸阀外形尺寸高，安装及运行所需空间高度较大。 (3)闸阀启闭时所需操作力大。为减小启闭时操作力，闸阀的操作机构一般是将输入的手动或电动的旋转位移转换为闸板上下运动的直线位移，但这种转换使得闸阀的启闭时间较长。 (4)闸阀动水关闭时振动大，密封面容易磨损和脱落。 (5)阀杆处的止水盘根需经常处理，以减少漏水；闸板下部的门槽被泥沙淤积后阀门关闭不严。 5、转筒阀 转筒阀又称为转动阀，是专为密封性要求较高的流道截流而设计的，转筒阀的活门为圆筒形结构，圆筒的内圆与过水流道平齐，其他其结构类似于球阀，如图2-15所示。转筒阀因其结构复杂、外形尺寸大和重量重等，使用场合和产品研发均受到严重制约，国内仅原南平电机厂和原杭州发电设备厂曾生产过用于冲击式水电机组的转筒阀。 6、快速闸门 快速闸门是一种能快速启闭的闸门，多用于水电机组压力引水管的入口和大型水泵机组出水流道的出口，当发生事故而突然停机时，闸门能迅速关闭，以截断水流，避免事故扩大。 快速闸门的显著优点是：机组运行时闸门全开，阻力损失很小。它的缺点是闸门密封不紧时，容易漏水，影响对管道的检修。 6、快速闸门 快速闸门在水电站的应用： 高水头电站：因压力管道较长，水头高，其进水口设置快速闸门，以保证机组突甩负荷而水轮机导水机构又恰好遭到破坏或调速器失灵及钢管爆破等事故时，迅速封堵孔口截断水流，防止事故进一步扩大； 河床式电站：一般无水轮机进水阀，仅设快速闸门。快速闸门用于事故停机及机组检修。 小型水电站：担任进水阀的角色。 快速闸门具有水轮机进水阀的主要特征，也可起到进水阀的作用，因此可将其作为一种特殊的进水阀予以考虑。 6、快速闸门 快速闸门因其结构简单、制造方便、造价低、操作运行方便可靠、机组运行中水力损失较小等优点，通常是作为事故闸门型式的首选，用于导水机构失灵需要机组紧急停机或压力钢管承压过高要求闸门紧急关闭时的事故保护，以防止机组飞逸或压力管道事故的扩大。 水电站的快速闸门，一般布置在压力引水管道的进水口或调压室。通常是采用直升式平面闸门，止水面设在闸门的下游侧。快速闸门一般由闸板、闸室和启闭设备等部分组成。 快速闸门的启闭设备主要有两种型式：卷扬式启闭机和液压式启闭机。卷扬式启闭机多用于中、小型电站，目前绝大多数电站的快速闸门采用的是液压启闭机。 总结： 1、蝶阀：体积小，重量轻起闭力小，起闭时间短，但全开时水头损失大，易漏水，广泛用于200~250米以下中低水头电站； 2、球阀：关闭严密，漏水量小，水力损失小，但体积大，重量大，用于管径在2~3米以下，水头在250米以上的高水头电站； 3、闸阀：全开时水力损失小，不易漏水，但体积大，较重，起闭时间长，常用于高水头，管径在1米以下的水电站；一般仅做为检修用。 4、筒型阀：水力损失小，空蚀和泥沙磨损少，但结构复杂，加工与安装难度大，与常规的进水阀在功能上有一些区别，使用范围不受水头和出力的限制。 4、快速闸门：无水力损失，不易漏水，但造价高，适用于200米以下水头的中、低水头电站。 第1.3节 进水阀的启闭操作 1、操作方式 进水阀的操作系统，按操作动力的不同，一般有如下三类： 1手动操作：用于微型、小型机组以及不需要远方操作的小型阀门； 2电动操作：用于小型、中型机组以及作检修用的阀门； 3液压操作：用于中型、大型机组以及作事故用的阀门，又分为油压操作和水压操作两种。 2、液压操作机构 1导管式接力器 根据操作力矩的大小，导管式接力器型式的液压操作机构，可以采用单个接力器或一对对称接力器。操作容量较大时，接力器的固定部分一般布置在建筑物的基础上。 2摇摆式接力器 接力器下部用铰链和地基连接。摇摆式接力器型式的液压操作机构，接力器的活塞缸用铰链和建筑物的基础连接，工作时随着转臂摆动。摇摆式接力器的输油管必须适应缸体的摆动，常用高压软管接头或铰链式刚性管接头与油压装置进行连接。 3刮板接力器 接力器缸固定在阀体上，缸内用隔板分成三个油腔，活塞体装在阀轴上，其上装有三个刮板，压力油驱动刮板，使活塞体相对于接力器缸转动，以操作活门。 4环形接力器 接力器缸固定在阀体上，接力器的活塞和转臂做成(或装配成)一体。这种接力器在加工环形油缸时，需要特殊的工艺设备。它的零件数量虽少，但加工精度高和工艺复杂，外形尺寸较大，操作时缸体和活塞变形量大，漏油量也大。 3、进水阀动作的条件 1正常开启前应满足三个基本条件： 进水阀两侧水压相等（考虑到导叶关闭时的密封性能，稳定时阀门前后压差在0.2MPa内即可认为已经平压） 密封装置退出工作位置(围带排气无压) 锁锭退出 2正常运行关闭时应满足两个基本条件： 水轮机导水叶完全关闭 锁锭退出 特别说明：进水阀全开或全关后锁锭必须重新投入 3发生事故时关闭只需满足一个条件： 锁锭退出 4、操作系统 大中型电站的进水阀，其操作系统一般均为自动控制，当获得外界的动作信号后，即按一定的程序进行关闭或开启阀门。由于进水阀的结构、功能、控制机构、自动化元件和要求各不相同，其操作系统图也不一样。下面以蝶阀（水轮机进水阀主要型式之一）为例进行介绍。 典型的机械液压系统图 1开启蝶阀 蝶阀开启信号 具备开启条件 开启继电器励磁 蝶阀系统各部件工作状态均正常，蝶阀处于关闭状态 1开启蝶阀 蝶阀开启信号 具备开启条件 开启继电器励磁 1DP吸上 蝶阀系统各部件工作状态均正常，蝶阀处于关闭状态 1DP上压下排 1开启蝶阀 YF上腔排油 1DP上压下排 1开启蝶阀 YF上移开启 YF上腔排油 1DP上压下排 1开启蝶阀 YF上移开启 YF上腔排油 压油入STHF 1DP上压下排 1开启蝶阀 YF上移开启 YF上腔排油 压油入STHF YDF上腔压油下腔排油 1DP上压下排 1开启蝶阀 YDF下移 YF上移开启 YF上腔排油 压油入STHF YDF上腔压油下腔排油 1DP上压下排 1开启蝶阀 YDF下移 YF上移开启 YF上腔排油 压油入STHF YDF上腔压油下腔排油 压油进PTF下腔 1DP上压下排 1开启蝶阀 YDF下移 YF上移开启 YF上腔排油 压油入STHF YDF上腔压油下腔排油 压油进PTF下腔 PTF上移开启 1DP上压下排 1开启蝶阀 YDF下移 YF上移开启 YF上腔排油 压油入STHF YDF上腔压油下腔排油 压油进PTF下腔 PTF上移开启 压力水至下游 1DP上压下排 第1章 水轮机进水阀及常用阀门 主要内容 1、进水阀的作用及设置条件 2、进水阀的型式及其主要构件 3、进水阀的操作系统 4、水电站常用阀门的种类、作用与结构 重点难点 1、进水阀的作用 2、蝴蝶阀、球阀和筒形阀的结构与特点 3、蝴蝶阀的操作条件及操作过程 第1.1节 进水阀的作用及设置条件 1、进水阀定义 水轮机进水阀 安装在水轮机进口前的阀门称为水轮机进水阀，又称主阀。进水阀多安装在压力管道与蜗壳进口之间（蝶阀和球阀等），也有的安装在固定导叶与活动导叶之间（筒形阀）。 2、进水阀作用 1作为机组过速的后备保护； （调速系统故障时能紧急切断水流，以防飞逸事故） 2、进水阀作用 2停机时减少机组漏水量和缩短开停机时间； （停机时导叶关闭不严）（高水头长引水管道） 3提高水轮机运行的灵活性和速动性； 4机组检修时，用于截断水轮机上游的水流。 （岔管引水检修机组时不影响其他机组正常运行） 3、进水阀设置条件： 进水阀在一些电站起着非常重要的作用，但并非所有电站均应设置进水阀。 1轴流式（水头低、管道短、单元布置）：设进口快速闸门，可不设进水阀 2贯流式（水头低、流量大）：水轮机进口或尾管出口设快速闸门 3混流式（水头高）设置时应考虑： 单管多机：每台水轮机前设置进水阀； 水头大于150m的单元引水：进水口设置快速闸门，同时在水轮机前设置进水阀； 最大水头小于150m的短管单元引水：进水口设置快速闸门，在水轮机前可不设置进水阀。 进口设事故闸门的单元引水，泥沙多利用小时低且无其他防飞逸措施：设置进水阀。 4、进水阀技术要求： 进水阀是机组和水电站的重要安全保护设备，对其结构和性能有较高的要求： 1工作可靠、操作简便； 2全开时，水力损失小； 3结构简单，外形尺寸小，重量轻； 4止水性能好； 5阀门本身及其操作机构的结构和强度应满足运行的要求（比如承压能力）； 6机组事故时，能在动水下安全、可靠、迅速关闭 5、进水阀的工作状态： 进水阀通常只有全开或全关两种工作状态。不宜作部分开启来调节流量（水流稳定破坏、引起机组振动、水力损失过大） 进水阀一般不允许在动水情况下开启，因为这样需更大的操作功，同时还伴随着产生强大的振动，从运行的角度也没有必要 。 第1.2节 进水阀的型式及其主要构件 大中型水轮机进水管道上的阀门门徒娱乐-黑钱首页，常用的有蝴蝶阀、球阀和筒形阀三种；中小型水轮机还有转筒阀、闸阀等。 1、蝴蝶阀（适用于最大工作水头在250m以下） 1装置结构 蝴蝶阀，简称蝶阀，主要由圆筒形的阀体和可在其中绕轴转动的活门以及阀轴、轴承、密封装置及操作机构等组成。阀门关闭时，活门的四周与圆筒形阀体接触，封闭水流的通路；阀门开启时，水流绕活门两侧流过。 全开状态 全关状态 阀体 活门 流道 阀轴 立式蝶阀 卧式蝶阀 2装置型式 蝴蝶阀有立轴和卧轴两种型式，并各有优势。立轴蝶阀具有结构紧凑，占用的场地面积小，而且立轴碟阀的操作机构位于阀体顶部，便于检修和维护，但立轴的下部轴承易积泥沙且结构要复杂一些；卧轴蝶阀正好相反，其结构相对简单，且无泥砂沉积问题。在河流泥沙较多的电站，宜选用卧式蝶阀。 3装置特点 蝴蝶阀的优点是外形尺寸小，重量较轻，造价便宜，构造简单，操作方便，能动水关闭。其缺点是对水的流态有影响，引起水力损失和汽蚀，密封性能不如其他阀门。 4活门 活门在全关位置时，承受全部水压，在全开位置时处于水流中心，因此，它不仅要有足够的刚度和强度，而且要有良好的水力性能 。活门主要有如下几种结构形式： 双平板形：其封水面与转轴不在同一平面上，密封设在上游平板的外缘。活门两侧各有一块圆形平板，两平板间由若干沿水流方向的筋板连接，活门全开时，两平板之间也能通过水流，其特点是水力阻力系数小，且当活门全关后封水性能好，但受结构、加工、运输等条件的限制，一般用于直径小于4m的蝶阀。 菱形：水力阻力系数最小，但其强度较弱，适用于工作水头较低的电站 铁饼形：断面外形由圆弧或抛物线构成，其水力阻力系数较菱形和平斜形大，但强度较好，适用于高水头电站 平斜形：断面中间部分为矩形，两侧为三角形，适用于直径大于4m的分瓣组合的蝶阀，其水力阻力系数介于菱形和铁饼形之间 5密封装置（有两处需密封） 端部密封（阀体与阀轴连接处）：对小型蝶阀，常采用涨圈式密封；对大中型蝶阀则采用橡胶围带式密封。 周圈密封（活门外圆的圆周）：对小型蝶阀，常采用以固定在活门上的环形硬橡胶板或青铜制成的密封环，与蝶阀的阀体构成压紧式圆周密封；对大中型蝶阀，则采用以装在阀体上的橡胶空气围带与活门构成的空气围带式圆周密封。 6附属部件 为了确保蝶阀的正常启闭，在蝶阀上通常设有旁通阀和空气阀等附属部件。 旁通管与旁通阀：是为满足蝶阀应在活门两侧平压时才能开启而专门设置的。旁通阀由旁通管与蝶阀活门的上下两侧连通。当需要开启蝶阀时，先开旁通阀对阀后充水，平压后再开启蝶阀。旁通管的断面面积，一般取蝶阀过流面积的1~2%，但经过旁通管的流量必须大于导叶的漏水量，否则无法实现平压。 空气阀：为了在蝶阀关闭时向阀后补气，和在蝶阀开启前向阀后充水时排气，必须在阀门下游侧压力钢管的顶部设置空气阀。 该阀由一个空心浮筒悬挂在导向活塞之下，浮筒浮在蜗壳或管道中的水面上，空气阀的通气孔与大气相通。当水还没充满钢管时，空气阀的空心浮筒在自重的作用下而开启，使蜗壳内的空气在充入的水体的排挤下，经空气阀排出；当管道和蜗壳充满水后，浮筒上浮至极限位置，蜗壳和管道与大气隔断，以防止水流外溢。当进水阀和旁通阀都关闭后，在进行蜗壳排水时，随着钢管内 的水位下降，空气阀的空心浮筒在自重作用下而开启，自由空气经空气阀向蜗壳充气。 7锁锭装置 由于蝴蝶阀活门在稍偏离全开位置时即有自关闭水力矩，因此在全开位置必须有可靠的锁锭装置。同时，为了防止因漏油或液压系统事故以及水的冲击作用而引起误动，一般在全开或全关位置都应投入锁锭装置。 销 操作机构 销孔 阀轴 2、球阀（适用于最大工作水头在200m以上） 1装置结构 球阀主要由阀体、活门、阀轴、轴承、密封装置及操作机构等组成。球阀通常采用卧轴型式。球阀在开启位置时，圆筒形活门的过水断面与引水钢管直通，阀门对水流不产生阻力，有利于提高水轮机的工作效率；球阀关闭时，活门旋转90度来截断水流。 水流方向 全开状态 全关状态 阀体 球形活门 2密封装置（有两种） 工作密封：位于球阀的下游侧，主要部件有密封环和密封盖。球阀开启前，先由旁通阀向下游充水，同时将密封盖内的压力水由c孔排出，由于下游水压力的逐渐升高，在弹簧和下游水压的作用下将密封盖压入，使密封口脱开，以便开启球阀活门；当球阀关闭后，孔c关闭，压力水由活门 和密封盖的护圈之间的间隙流入密封盖内腔，随着下游水压的下降，密封盖在上游水压的作用下逐渐突出，直至密封口压严为止。 检修密封：为便于球阀的检修，可在球阀的上游侧再设一道检修止水密封，利用检修止水密封，为工作密封装置的检修与维护提供方便。 左上侧为机械操作的密封，利用螺杆5和螺母6调整密封环，压紧密封面； 左下侧为水压密封，当打开密封时，孔b接通压力水，孔a接通排水，密封环后退，密封口打开；反之孔b接通排水，孔a接通压力水，密封环前伸，密封口贴合。 在球阀上仅设有工作密封的，也称为单侧密封结构的球阀；同时设有工作密封和检修密封的，称为双侧密封结构的球阀。 3装置特点 球阀虽然结构复杂，体笨重，造价较高，但它承受的水压高，关闭严密，启闭操作力矩小；而且由于球阀活门的刚性比蝶阀好，在动水关闭时的振幅小；球阀在全开启状态下，其水阻力近似为0。 3、筒形阀（适用于工作水头在60~400m） 1介绍 筒形阀从结构、布置和作用等方面来说，均与常规意义上的进水阀有一定的差异。筒形阀由法国的Neyrpid公司于1947年提出，并于1962年在Monteynard水电站首次投运，之后经过不断的改进与完善而逐步得到认可。筒形阀在国内则是随着1993年在漫湾水电站的成功投运，正越来越多地得到水电行业广泛的重视与肯定。目前筒形阀在国内外的典型应用情况如下表所示。 表1：筒形阀在国内外电站中的典型应用 电站名称 国家 机组数 单机容量(MW) 水头(m) 筒形阀外径(mm) 筒体厚度(mm) 筒体高度(mm) 投运年份 Monteynard 法国 4 83 127 3560 75 980 1962 Teillet Argenty 法国 ? 16.4 41.7 3410 30 746 1965 Outardes 3 加拿大 4 196 144 6500 100 964 1969 Monicouagan 3 加拿大 6 197 94.2 7200 100 1315 1976 La Grand 2 加拿大 16 338.5 137.2 7846 127 1460 1979 Sarrans 法国 1 63.5 84 4074 85 860 1981 St-Etienne de Cantales 法国 1 38.5 62 4074 85 860 1981 L’Aigle 法国 1 133 77 6240 120 1332 1982 St-Guillenne 法国 2 58 275 3150 100 258 1982 La Grand4 加拿大 9 300 116.7 7640 120 1444 1983 Coueague 法国 1 60.5 56 5200 100 1154 1984 Sf Pierre Mareges 法国 1 121 73 6240 120 1332 1985 Torrao(可逆机组) 葡萄牙 2 73.15/74.5 53/53.8 8040 145 1424 1986 La Grand 2A 加拿大 6 338 138.5 7430 ? 1360 1991 则连丘 原苏联 1 82 234 3200 ? 360 ? 罗贡 原苏联 6 615 320 9800 400 860 ? 洛夫斯克(可逆机组) 原苏联 7 388/416.6 155.46/165.6 11025 278 1049 1993 漫湾 中国 5 250 100 7450 108 1450 1993 小浪底 中国 6 306 112 8390 145 1710 2000 石泉二期 中国 2 45 47.5 5375 120 1485 2000 大朝山 中国 6 225 87.9 7937 120 1815 2001 漫湾二期 中国 1 300 99.2 8278 130 1890 2007 南沙 中国 3 50 181.7 5860 110 1405 2007 光照 中国 4 260 164.4 6590 100 1340 2008 小湾 中国 6 700 75 9000 150 1350 2009 2装置结构 筒形阀主要由筒体、操动机构和同步控制机构组成。筒体是薄而短的大直径圆筒。操动机构用于控制筒体上下运动以启闭筒形阀。同步控制机 构用于协调筒形阀的多套操动机构动作一致，从而保证筒形阀的平稳启闭并避免在动水关闭时水流冲击引起的晃动。
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