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1 概述

    水轮机是水电站的重要机电设备之一。为了保证水轮机安全和可靠的运行，水轮机的入水口处均装设有进水球阀，用于发电机组检修或机组调节系统失灵时的断流保护。由于水轮机运行的特殊要求，通用系列球阀在水电站的运行中不能满足工况系统的使用要求，导致机组无法运行的现象也时有发生。为了确保水轮机组能平稳、可靠的运行，在消化吸收国外先进技术的基础上，采用全新的设计理念，研制开发出新型水轮机进水球阀。

2 主要参数

该系列阀门的主要参数：

压力（MPa）：2.942～9.807

升压压力（MPa）：3.923～12.258

公称直径（mm）：DN400～2400

阀门开启时间（s）：30～120

阀门关闭时间（s）：30～120

接力器形式：直缸摇摆式

该系列产品的外形尺寸和具体技术参数，可根据发电机组不同的工况要求进行具体设计。

3 工作原理

     新型水轮机进水球阀（图1）采用液压驱动开启，依靠重锤势能实现关闭，其动作为开阀、锁定和关阀（开关型）。

（1）开阀利用液控站和接力器举升油缸的作用力，通过摇臂、重锤和阀杆等零件，带动启闭件（球体）作90°旋转。与此同时，液控站和举升油缸的作用力也通过摇臂将重锤垂直提升，将重锤的重力转换为势能，为关阀作好动力准备。

（2）锁定可分为手动机械锁定和自动机械锁定。手动机械锁定相对比较简单，在阀门开启到位后，直接把锁定销投入或拔出。同时，设有手动锁定投入或拨出信号指示装置。手动锁定装置可以承受液压接力器的大操作压力，避免阀门误动作。自动机械锁定机构由传动油缸、机械锁定轴、电磁锁定轴和电磁铁等零件组成，具有机械电磁联合锁定功能。当阀门全开后，先由传动油缸的作用力驱动机械锁定轴投入到锁定位置进行初锁，再由电磁铁的电磁力驱动电磁锁定轴进行终锁，其锁定过程在一系列行程开关的作用下，完全自动进行。重锤的势能完全由机械锁定轴承受，机械锁定轴的退出受到电磁锁定轴的约束，而电磁锁定轴的退出则受到电磁铁的电磁力控制。在电磁铁不失电的条件下，电磁锁定轴和机械锁定轴能够实现安全控制，即使重锤过重或阀门长时间开启，重锤（包括启闭件）也始终保持在原位置，确保阀门开启后始终处于全开状态（小流阻状态），其间无需采取补油或补压等措施。

（3）关阀自动机械锁定机构的关阀有3种情况，即人为关阀、水泵（或阀门）自身故障失电关阀和外线失电关阀。不管哪种情况关阀，只须让电磁铁失电即可按预定程序自动关闭，在电磁铁失电瞬间，电磁力即刻同步消失。电磁锁定轴一旦失去电磁力的作用则即刻开锁，机械锁定轴在失去电磁锁定轴的约束后也即刻开锁，此时重锤的势能立即将重锤、摇臂和阀轴等零件带动关闭件按照预先调定的快关、缓冲和慢关程序作关闭运动，完成关阀动作循环。在阀门的关闭过程中，必须排除举升油缸下腔的油液，据此，采取控制并调节举升油缸排油速度的方法，能有效地对阀门的关闭速度进行控制。阀门的关闭过程分为快关、缓冲和慢关3个程序，其快关时间、慢关时间、快关角度及慢关角度都可以根据工况系统的需要进行调节，能有效的防止管道内发生水锤。

    开阀前，可先打开内部平衡阀门前后压差机构，其信号可以传送到主控室。阀门在开启状态下，液控装置系统有自动保压和手动锁定双重保护，同时设有位置信号指示装置以及手动锁定投入或拨出信号指示装置。电气控制可根据用户需要实行普通控制或PLC控制，实现泵阀联动，并可实现远程控制及与计算机联控。而且，一个液压站可以同时对多台进水球阀进行调控。

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