抽水蓄能电站主进水阀常见形式：球阀与蝶阀

二、主进水阀的常见形式

常规水电站一般在水头高于200m时才使用球阀作为主进水阀，但抽水蓄能电站因为起停操作频繁、高压管路长、管道压力波动大，对密封性能提出更高要求。球阀关闭严密，漏水极少，水力性能优越，在全开位置时几乎没有水力损失，操作力矩也相对较小，即便是在动水操作时水阻力也只有摩擦力矩的5%左右，有利于动水紧急关闭。所以绝大多数高水头电站均使用球阀作为主进水阀。球阀在整体性能上明显高于蝶阀，但其体积大、重量大、结构复杂、造价相对较高。球阀和蝶阀的结构示意图如图5-1-1、图5-1-2所示。

图5-1-1　球阀结构示意图

图5-1-2　蝶阀结构示意图

有时为了节省投资，球阀的直径也可以选得比高压管道略小一些，两端用渐变管连接。但减小直径后会带来附加的水力损失，所以一般设计时应将节约的设备投资与电能损失进行综合比较，以找出最佳的球阀尺寸。

球阀的操作力矩比蝶阀小，转动速度快，大型球阀（直径2m以上）的开启时间一般在20～50s或更短，中型球阀开启时间可达10～20s左右，说明球阀的操作速度已接近导叶操作速度，在机组控制设计上可以与导叶配合使用。球阀的操作动力有多种，多数球阀采用油压操作。有些蓄能电站用油压作为开启动力而用钢管水压作为关闭动力，并可通过重锤的配合作用来进行关闭。也有的高水头蓄能电站球阀开启和关闭均使用压力钢管水压。

图5-1-3为某球阀在动水中（导叶保持开启不动）的关闭特性曲线图。从图中可以清楚看到，球阀由全开到全关过程中活门的水力矩都有自关闭趋势。在关闭的前2/3行程接力器只起制动作用；因为阀轴承的摩擦力逐渐增大，在最后1/3行程内接力器起推动作用，最大力矩发生在关闭压紧时。(www.xing528.com)

相比而言，蝶阀的外形尺寸较小，重量较轻，造价便宜，结构简单，操作方便，也能够进行动水关闭。但其缺点是蝶阀活门对水流流态产生一定影响，特别是在高水头、高流速情况下，活门因增加强度和刚度需要而导致其厚度及外形尺寸相应增加，从而更容易造成水力损失及出现阀门空蚀现象。另外，相比之下蝶阀的密封效果不如球阀，密封不够严密，容易出现少量漏水和空蚀现象，密封在阀门开启或关闭过程中容易擦伤等。

图5-1-3　球阀动水关闭特性曲线示意图

蝶阀根据阀轴布置可分卧式和立式两种，在水力性能方面没有明显差别，各制造厂根据自己的设计经验或使用的实际需要来决定实际布置形式。立轴和卧轴的蝶阀具有不同的优缺点：

（1）立轴蝶阀的组合面通常设在水平面上，可以逐渐进行拆装，而卧轴蝶阀的组合面通常设在垂直位置，往往需要在安装间装配好后整体吊装，因此其安装和检修相对较为复杂。

（2）立轴蝶阀底部轴承容易沉积泥沙，从而导致下部轴承磨损甚至阀门整体下沉，影响密封效果，故需要定期清洗排沙。而卧轴蝶阀就不存在类似问题。

（3）立轴蝶阀的操作机构位于阀门顶部，有利于防潮和维护检修，但需要有刚度很高的支柱进行固定，且下端轴承需要安装推力轴承以支撑活门重量，结构相对较为复杂。卧轴蝶阀的操作机构则可以利用混凝土支墩作为基础，不需要单独设置的推力轴承，故结构相对较为简单。

考虑到防止泥沙沉积问题以及简化结构，一般情况下大型蝶阀宜优先选用卧式蝶阀。