圓筒閥的工作原理及結(jié)構(gòu)特點

 圓筒閥布置在水輪機(jī)活動導(dǎo)葉與座環(huán)固定導(dǎo)葉之間。在機(jī)組停機(jī)時，圓筒閥處于關(guān)閉狀態(tài)，圓筒閥閥體下落處于座環(huán)固定導(dǎo)葉與活動導(dǎo)葉之間，上端緊壓布置在頂蓋上的密封條，下端緊壓布置在座環(huán)上的密封條，從而達(dá)到截流止水的作用。在機(jī)組要開啟時， 首先開啟圓筒閥，將圓筒閥閥體提升到座環(huán)上與頂蓋形成的空腔內(nèi)，閥體底面與頂蓋下端面齊平，不干擾水流流動。

在正常開機(jī)工況下，先開啟圓筒閥，然后開啟活動導(dǎo)葉；在正常關(guān)機(jī)工況下，先關(guān)閉導(dǎo)葉，然后關(guān)閉圓筒閥。

圓筒閥目前已用于在中、低水頭的混流式機(jī)組、 中低水頭的抽水蓄能機(jī)組上，水頭低于300m，轉(zhuǎn)輪直徑大于1.4m。圓筒閥的工作水頭一般在400m以下；高于400m水頭時應(yīng)選用球閥。

目前世界上已制成的圓筒閥zui大直徑達(dá)11m，已制成的圓筒閥中zui高工作水頭達(dá)275m，已制成的帶圓筒閥的機(jī)組的額定出力為600MW。

圓筒閥的優(yōu)點是操作靈活，啟閉時間短，投入快，可頻繁操作；關(guān)閉時密封性能好，可減少導(dǎo)葉漏水和減輕而產(chǎn)生的磨蝕；閥體全開時，閥體下端面與頂蓋過水面基本齊平，水力損失很小；圓筒閥重量輕，為蝶閥1/2左右，球閥的1/5?1/4。圓筒閥zui大的優(yōu)點是沒有單獨的閥室，可明顯降低水電站工程開挖投資，有的達(dá)到10%左右。缺點是圓筒閥在現(xiàn)階段還不能*替代蝶閥、球閥在岔管上使用，并且關(guān)閉后一般不能維修水輪機(jī)、造成水輪機(jī)頂蓋剛度減弱等。

圓筒閥的主要組成部件有閥體、接力器、同步機(jī)構(gòu)、密封等。圖24-25、圖24-26所示是目前國內(nèi)外投運的圓筒閥典型結(jié)構(gòu)。

（1）圓筒閥直徑的選擇

當(dāng)圓筒閥裝在水輪機(jī)座環(huán)固定導(dǎo)葉與活動導(dǎo)葉之間時，應(yīng)使圓筒閥閥體的zui小內(nèi)徑要大于活動導(dǎo)葉zui大可能開度的外徑，圓筒閥的外徑要小于座環(huán)固定導(dǎo)葉上的導(dǎo)向條的內(nèi)徑。

圓筒閥的直徑無標(biāo)準(zhǔn)可言，但考慮到安裝，一般 來說，圓筒閥應(yīng)使用在較大尺寸的水輪機(jī)上。

（2）圓筒閥的分類

以圓筒閥操作方式劃分，圓筒閥可分為油泵操作的圓筒閥、直缸接力器操作的圓筒閥；以圓筒閥同步方式劃分，圓筒閥可分為機(jī)械同步的圓筒閥、電液同步的圓筒闊。

早期的圓筒閥為油泵操作的圓筒閥，后來又發(fā)明了一種新的操作方式，直缸接力器。油泵操作與直缸接力器操作比較，所需要的油壓設(shè)備約大一倍。另外，采用油泵操作時，筒體的運動基本上不受水力的影響，是勻速的，不具備自關(guān)閉能力。而直缸接力器操作在動水關(guān)閉時筒體的運動速度取決于作用在筒體上的動水作用力。

早期的圓筒閥為機(jī)械同步的圓筒閥，在每個接力器絲桿頂端裝上鏈輪，將每個鏈輪用鏈條連接起來， 使每根絲桿的旋轉(zhuǎn)速度一致，從而使每個接力器提升桿與筒體接觸點的上升或下落速度一致。而現(xiàn)在的圓筒閥為電液同步的圓筒閥，是在每個接力器提升桿內(nèi)裝上一只精度較高的位移變送器，將每個提升桿的位移傳送到計算機(jī)進(jìn)行比較，對相對位移差別大的接力器進(jìn)行油壓調(diào)控，使其每個接力器達(dá)到同步。

（3）圓筒閥的結(jié)構(gòu)

圓筒閥由筒體、操作機(jī)構(gòu)、同步機(jī)構(gòu)三大部分組成。

筒體布置位置必須超出導(dǎo)葉剪斷銷剪斷后導(dǎo)葉與限位塊相碰時導(dǎo)葉的外切圓尺寸范圍，筒體高度應(yīng)大

既可補償鋼管的軸向溫度變形，又便于進(jìn)水閥的安裝和檢修。伸縮節(jié)與進(jìn)水閥采用螺栓連接。伸縮縫中裝有3?4層石棉盤根或橡膠盤根，用壓環(huán)壓緊，防止伸縮縫漏水。當(dāng)多臺機(jī)組共用一根引水總管，且其支管外露部分不長時，伸縮節(jié)安裝在進(jìn)水閥下游 側(cè)，以便在不影響其他機(jī)組正常運行的情況下，檢修伸縮節(jié)或更換止水盤根。

圖24-30所示為一典型的伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)。伸縮節(jié)一般由法蘭、壓環(huán)、密封壓板、伸縮管等組成。有些伸縮節(jié)為分瓣結(jié)構(gòu)，即伸縮節(jié)法蘭、密封壓板和伸縮管均為分瓣結(jié)構(gòu)，法蘭和密封壓板采用螺栓連接。伸縮管在分瓣面處開有焊接坡口，工地連接成整體后再焊 接為一體。此種伸縮節(jié)主要用于因受運輸條件限制的大型蝶閥上。伸縮節(jié)的結(jié)構(gòu)種類較多，應(yīng)根據(jù)具體的要求與經(jīng)驗來選定結(jié)構(gòu)類型。

（4）連接管

連接管裝設(shè)在伸縮節(jié)的對側(cè)，將閥門與上游或下游的壓力鋼管連接，是承受閥門水推力的主要基礎(chǔ)部件。圖24-31所示為整體式連接管。大型閥門上采用分體式連接管。上游連接管的鋼管部分要采用高強度的壓力容器鋼板卷制，法蘭采用鍛造法蘭或厚鋼板制造。