调压阀的构造和工作原理夹江水工.docx

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调压阀的构造和工作原理夹江水工

调压阀的构造和工作原理

我公司开发生产的TFW系列调压阀是取代水电站（中小型水轮机系列系）调压井的专用水电设备按直径和水头共分为六个品种（如下表）：

阀门型号

参数

TFW

400/130

TFW

400/320

TFW

600/300

TFW

800/160

TFW

1000/100

直径（mm）

400

600

800

1000

最大行程（mm）

100

150

200

250

名义水头（m）

130

320

300

160

100

最大水头（m）

160

400

360

200

120

最大流量（m3/s）

3.15

7.67

16.4

21.7

26.3

最大行程时，其主油缸直径（mm）

Φ270

Φ500

材料材质

主要材料不低于GB5676-85《一般工程用铸造碳钢》中的ZG230-450

外形尺寸mm

1370×960×920

2287×1335×1230

2480×2035×1830

2890×2580×2390

3250×3210×2880

操作油压

2.5MPa

密封压力

2.5MPa

密封方式

阀塞为金属环密封，液压为橡胶密封

开、关时间

当导叶快速关闭时，调压阀开启动作滞后于导叶开始关闭的时间不大于0.2s。

最大水头漏水量

调压阀的泄流量

3.15

7.67

16.4

21.7

26.3

操作原理

液压控制

额定水头转额定负荷

由水工计算得出

调压阀的作用：

当机组甩负荷导叶快速关闭的同时调压阀相应快速开启，将机组关闭时减少的流量通过调压阀排出，待机组关闭后再缓慢关闭调压阀，也就是说装设调压阀后，引水系统内的流量变化得以缓慢进行，从而削减了水压上升值。

另一方面，由于机组仍然是快速关闭的，从而保证了速率上升值也不会过高。

所以说，调压阀是降低长引系统压力上升值和机组速率上升值的有效措施之一，在这方面起到了代替调压井的作用。

调压阀是取代水电站调压井的专用水电设备，其优点是可节约工程投资，缩短工程建设周期。

我厂生产的调压阀是根据流量、水头等参数确定其调压阀型号的；T、F分别代表“调”、“阀”，W代表卧式，分子为调压阀直径Dx以mm计，分母为名义水头Hp以米计；TFW型调压阀型号表示意义：

如“TFW400/130”中的T、F分别表示“调”、“阀”，W代表“卧”式，400为调压阀阀盘进水止口直径为400mm，130为名义水头130m。

注：

由于我厂不生产油压设备和生产调速器，要求调压阀用油量大于机组事故关机时用油量即可，油压设备规格型号要按调压阀主油缸的直径与调压阀行程来确定，故也无法确定采用那种型号规格的油压设备。

调压阀必须与电站机组的YT型调速器（由用户另行采购）相配合。

调压阀的本体采用卧式布置，即其进水管、油缸的中心线与地面呈平行，主要由阀壳、阀塞、主油缸、引导油缸、补气阀等组成。

阀壳为铸钢件，由左右对称的两个半蜗形管合成，共有三个开放的孔口，其中一端为进水口，一端为出水口，一端为与主油缸连接的预留孔；阀壳的蜗形管内有固定导叶，使水流进入后就形成环流并在阀体内相互碰撞消能，然后排向尾水，消能性能良好。

为减少振动，设有补气装置，使大气能均匀地直接进入调压阀泄水流道入口端的负压区。

除TFW400/130型为锥形阀塞，其余型号为园形阀塞，阀塞材料为铸钢，表面镀铬防锈，阀塞上设有均压孔，目的是平衡阀塞两边的水压，以减少操作油压。

主油缸及引导油缸用于操作阀塞的开关，其筒体为铸钢件，内有活塞，从机组调速器来的油源分别接入主油缸活塞的前后两腔，当机组正常工作时，压力油通在关闭腔，使调压阀处于关闭状态；当机组紧急停机或瞬间甩负荷超过约15%时，压力油则自动通在开启腔，使调压阀打开泄出设定大小的水流以确保机组及压力隧洞系统的安全。

补气阀装在阀壳上，能在调压阀泄水时使大气直接进入调压阀泄水道入口端的负压区，以减少水流冲刷对阀壳内部流道的气蚀和减少调压阀的振动。

阀塞与阀壳之间用硬密封，即阀塞上是堆焊的不锈钢止水环，阀壳上则用可拆换的青铜止水，二者这间通过精细研磨以达到严密接触，具有良好的止水性能。

油缸筒体与活塞之间、活塞杆与阀壳之间等所有会产生相对移动的部位则全部采用特制的橡胶圈密封。

为实现对调压阀的控制，另需在在液压系统中安装控制用特殊主配压阀、节流阀和油压逆止阀。

其中特殊主配压阀安装在机组调速器内以取代调速器原装的主配压阀，特殊主配压阀的构造是多增加了一个阀盘用于控制调压阀。

调压阀的特性主要是流量特性。

调压阀的作用是当机组甩负荷时在机组导叶快速关闭的同时调压阀快速开启，将机组关闭时需减少的流量从调压阀排出，待机组关闭后再缓慢关闭调压阀。

也就是说，装设调压阀后，引水系统内的流量变化得以缓慢进行，从而削减了水压上升值。

另一方面，由于机组仍然是快速关闭的，从而保证了速率上升值也不会过高，所以说，调压阀是降低引水系统压力上升值和机组速率上升值的有效措施之一，起到了调压井的作用。

TFW型调压阀的控制系统采用全液压控制和操作，通过安装在调速器内的特殊主配压阀等元件同时控制和操作导叶接力器及调压阀，其工作原理如下（见图四）：

⑴、机组负荷不变时，主配压阀活塞处于中间位置（图示位置），调速器来的压力油P1经节流孔A进入调压阀主油缸关闭腔，此时调压阀关闭腔油压P1=P2，其开启腔通排油，由于关闭腔的油压大于调压阀阀盘上的水推力，故调压阀处于关闭位置。

⑵、机组减少量负荷时（约机组额定出力的15%以内），由于主配压阀中间阀盘活塞的上移量小于搭叠量S，此时仅有少量压力油P1经节流孔A进入导叶接力器关闭腔而缓慢地关闭导叶，此时少量压力油经孔A所形成压降ΔP较小，调压阀关闭腔的油压（P2=P1-ΔP）仍能维持调压阀处在关闭位置，此时调压阀开启腔通排油，因此在负荷减少量不大时，调压阀不动作，导叶接力器关闭速度缓慢。

⑶、当机组瞬时甩较多负荷时（大于机组额定出力的15%左右），主配压阀中间阀盘活塞的上移量大于搭叠量S，孔口两侧的压差ΔP增加，P2减少，而调压阀主油缸开启腔与压力油P1接通，调压阀快速开启，调压阀关闭腔排出的压力油加上少量经A孔的压力油流至导叶接力器关闭腔快速关闭导叶。

由于采用同一个主配压阀控制，所以调压阀快速开启与导叶快速关闭是协联同步的。

⑷、当机组增负荷时，主配压阀活塞下移，压力油P1直接进入导叶接力器开启腔中（不受A孔限制），A孔前后压力相等，调压阀关闭腔油压未变，开启腔通排油，故调压阀仍处在关闭位置。

⑸“分段装置”：

在调压阀开始快速开启时，引导油缸的排油因受节流孔C限制而油压迅速升高，迫使油压逆止阀克服油压而开启，于是在调压阀快速开启的过程中，其关闭腔的压力油只部分关闭导叶接力器，而其它的少量压力油不断地经调节阀D排走，于是调压阀开启速度较“分段装置”未投入时加快了，当调节阀提前开到限位环所限制的位置而停止时（此时导叶尚未全部关闭），引导油缸的油压消失，油压逆止阀很快地自动关闭，此时仅有经A孔来的少量压力油缓慢地继续关闭导叶接力器，从而使导叶分两段关闭，因此调节阀D开口的大小可直接控制导叶分段关闭的拐点位置。

导叶关闭后，机组转速降低到正常转速时，主配压阀回到中间位置，调压阀主油缸开启腔通排油，于是压力油P1经A孔以规定的速度慢速关闭调压阀。

如果调压阀因失灵而拒绝动作，不论主配压阀上阀盘上开口有多大，流过它的只有经过A孔的少量压力油，机组只能慢关闭，以保证引水系统压力上升不超过允许值。

各节流孔的作用：

A孔：

整定调压阀失灵时导叶慢关机时间及调压阀的关闭时间。

B孔：

控制引导油腔的油压，以保证逆止阀迅速开启。

D孔：

整定导叶分段关闭的拐点位置。

导叶快关机时间仍由调速器主配压阀开口大小整定。

1990年以来生产的调压阀情况表

序

号

电站名称

调压阀型号

数量

（台）

时间

电站地址

运行

情况

云南路南黑龙潭电站

TFW-400/130

1990

云南昆明市

良好

云南省保山电站

TFW-400/130

1991

云南保山市

良好

广东省丰顺八乡电站

TFW-400/320

1991

广东省丰顺县

良好

伊朗库汗电站

TFW-800/160

1994

伊朗库汗电站

良好

四川省峨边双凤电站

TFW-400/130

1995

四川省峨边

良好

广东省仁化县高坪水库

TFW-400/130

1995

广东省仁化县

良好

新疆七十九团二级水电站指挥部

TFW-400/130

1996

新疆尼勒克寨口

良好

云南红河县俄垤水库

TFW-400/130

1997

云南红河县

良好

青海省湟中县水峡电站

TFW-400/130

1998

青海省湟中县

良好

广西金秀县电源电网工程指挥部

TFW-400/320

1998

广西金秀县桐木镇

良好

云南弥勒县太平水库

TFW-400/130

1998

云南弥勒县

良好

湖南省江永县古宅水库

TFW-400/130

1998

湖南省江永县

良好

新疆农五师阿卡尔六级电站

TFW-400/130

2001

新疆博乐市

良好

云南省石林县水电建筑安装工程公司

TFW-400/130

2003

云南省石林县

良好

广东韶关众力发电设备有限公司

TFW-800/160

2004

广东省韶关市

良好

福建省永安市葫芦湾水电有限责任公司

TFW-400/130

2005

福建省永安市

良好

重庆赛力盟电机有限公司

TFW-400/130

2007

甘肃门源县

良好

青海海丰水电开发有限公司

TFW-400/320

2007

青海海丰

良好

陕西省眉县汤峪电站

TFW-400/130

2008

陕西省眉县汤峪电站

良好

甘肃酒泉开源一级水电站

TFW-400/320

2008

甘肃酒泉市

良好

福建省永安市葫芦湾水电有限责任公司

TFW-400/130

2009

福建省永安市

安装中

广西荔浦县福旺水电站

TFW-400/320

2009

广西荔浦县

制造中

中国水电建设集团夹江水工机械有限公司

市场开发部

2009-10-15

TFW型调压阀规格及定价表（不供特殊主配压阀）

阀门型号

参数

TFW

400/130

TFW

400/320

TFW

600/300

TFW

800/160

TFW

1000/100

直径（mm）

400

600

800

1000

最大行程（mm）

100

150

200

250

名义水头（m）

130

320

300

160

100

最大水头（m）

160

400

360

200

120

最大流量（m3/s）

3.15

7.67

16.4

21.7

26.3

最大行程时，其主油缸直径（mm）

Φ270

Φ500

重量约（kg）

2500

8000

8500

11500

15500

外形尺寸mm

1370×960×920

2287×1335×1230

2480×2035×1830

2890×2580×2390

3250×3210×2880

密封方式

阀塞为金属环密封，液压为橡胶密封

开、关时间

当导叶快速关闭时，调压阀开启动作滞后于导叶开始关闭的时间不大于0.2s。

调压阀的泄流量

3.15

7.67

16.4

21.7

26.3

操作原理

液压控制

出厂价（万元）

交货期（合同签订生效后）

6个月

10个月

8个月

交货地点：

夹江水工机械有限公司厂区站台内；运输方式由需方自行决定，费用自理。

联系人：

刘仕彬电话：

0833-5672467

传真：

0833-*******邮编：

614100

地址：

四川省夹江县西河路40号电子信箱：

jhmw@

中国水电建设集团夹江水工机械有限公司

市场开发部

2010年1月

安装尺寸根据说明书可计算：

表一：

TFW型调压阀本体各部尺寸

TFW系列调压阀

安装、调试、使用和维护

说明书

中国水电建设集团夹江水工机械有限公司

二ОО九年七月

TFW系列调压阀安装、调试、使用和维护

1．概述2

2．调压阀的构造和工作原理2

3．调压阀的选择及注意事项3

4．调压阀厂内组装试验5

4.1．调压阀本体的耐压试验5

5．调压阀安装要求5

5.1．安装前注意事项7

5.2．安装时注意事项8

5.3．安装完毕后的检查9

6．调压阀及控制系统的现场调整试验9

6.1．模拟试验10

6.2．机组空载扰动试验10

6.3．甩负荷试验10

6.4．机组增负荷试验11

6.5．负载扰动试验11

6.6．试验时的注意事项11

7．运行注意事项11

8．检修12

9．供货范围及备品备件12

1．概述

调压阀是长压力引水隧洞水电站的一种安全设备，一般，当压力引水管道∑LV/H大于15～30时，要设置调压井，由于调压井土建工程量较大，工期较长，采用调压阀取代调压井，可节约投资，缩短工期。

以龙源水电站为例，节约了调压井投资的90%，使电站提前一年发电。

因此，采用调压阀取代调压井，是节约投资、加快工程进度的一项重要技术措施。

本系列调压阀是通过试验研究和在龙源等水电站调压阀设计、制造、安装、运行试验的基础上设计而成的系列产品，以适应中小型水电站的需要。

2．调压阀的构造和工作原理

TFW系列调压阀系列是根据水轮机型谱“五五～六五”期间规划生产的中小型水轮机系列及调压阀生产现状而定的，按直径和水头共分为七个品种，主要参数参见表一。

TFW型调压阀型号表示意义：

如“TFW400/130”中的T、F分别表示“调”、“阀”，W代表“卧”式，400为调压阀阀盘进水止口直径为400mm，130为名义水头130m。

调压阀的本体采用卧式布置，即其进水管、油缸的中心线与地面呈平行，主要由阀壳、阀塞、主油缸、引导油缸、补气阀等组成。

为减少振动，设有补气装置，使大气能均匀地直接进入调压阀泄水流道入口端的负压区。

TFW400/130型为锥形阀塞，其余型号为园形阀塞，阀塞材料为铸钢，表面镀铬防锈，阀塞上设有均压孔，目的是平衡阀塞两边的水压，以减少操作油压。

补气阀装在阀壳上，能在调压阀泄水时使大气直接进入调压阀泄水道入口端的负压区，以减少水流冲刷对阀壳内部流道的气蚀和减少调压阀的振动。

油缸筒体与活塞之间、活塞杆与阀壳之间等所有会产生相对移动的部位则全部采用特制的橡胶圈密封。

为实现对调压阀的控制，另需在在液压系统中安装控制用特殊主配压阀、节流阀和油压逆止阀。

其中特殊主配压阀安装在机组调速器内以取代调速器原装的主配压阀，特殊主配压阀的构造是多增加了一个阀盘用于控制调压阀。

调压阀的特性主要是流量特性（详见系列设计资料汇集）。

也就是说，装设调压阀后，引水系统内的流量变化得以缓慢进行，从而削减了水压上升值。

⑴.机组负荷不变时，主配压阀活塞处于中间位置（图示位置），调速器来的压力油P1经节流孔A进入调压阀主油缸关闭腔，此时调压阀关闭腔油压P1=P2，其开启腔通排油，由于关闭腔的油压大于调压阀阀盘上的水推力，故调压阀处于关闭位置。

⑵.机组减少量负荷时（约机组额定出力的15%以内），由于主配压阀中间阀盘活塞的上移量小于搭叠量S，此时仅有少量压力油P1经节流孔A进入导叶接力器关闭腔而缓慢地关闭导叶，此时少量压力油经孔A所形成压降ΔP较小，调压阀关闭腔的油压（P2=P1-ΔP）仍能维持调压阀处在关闭位置，此时调压阀开启腔通排油，因此在负荷减少量不大时，调压阀不动作，导叶接力器关闭速度缓慢。

⑶.当机组瞬时甩较多负荷时（大于机组额定出力的15%左右），主配压阀中间阀盘活塞的上移量大于搭叠量S，孔口两侧的压差ΔP增加，P2减少，而调压阀主油缸开启腔与压力油P1接通，调压阀快速开启，调压阀关闭腔排出的压力油加上少量经A孔的压力油流至导叶接力器关闭腔快速关闭导叶。

由于采用同一个主配压阀控制，所以调压阀快速开启与导叶快速关闭是协联同步的。

⑷.当机组增负荷时，主配压阀活塞下移，压力油P1直接进入导叶接力器开启腔中（不受A孔限制），A孔前后压力相等，调压阀关闭腔油压未变，开启腔通排油，故调压阀仍处在关闭位置。

⑸.“分段装置”：

导叶关闭后，机组转速降低到正常转速时，主配压阀回到中间位置，调压阀主油缸开启腔通排油，于是压力油P1经A孔以规定的速度慢速关闭调压阀。

各节流孔的作用：

A孔：

整定调压阀失灵时导叶慢关机时间及调压阀的关闭时间。

B孔：

控制引导油腔的油压，以保证逆止阀迅速开启。

D孔：

整定导叶分段关闭的拐点位置。

导叶快关机时间仍由调速器主配压阀开口大小整定。

3．调压阀的选择及注意事项

由于调压阀是通过泄去多余流量来达到确保机组及压力隧洞系统的安全的，因此选型是否合理将直接影响电站的安全运行。

⑴.必须由负责电站设计的单位按《系列设计资料汇集》进行准确的引水系统调节保证计算，以确定调压阀的选型和所需行程，防止因不合理的参数设置而产生过大的水锤压力。

⑵.由于调压阀开启时的压力油是先进入主油缸开启腔后，将背压腔排出的油一部分经逆止阀排回调速器油箱，另一部分则回到调速器主接力器油缸用以控制机组导叶关闭，因此在选型设计时必须注意两油缸容积的匹配，应使调压阀主油缸直径D7的容积大于调速器主接力器油缸的容积，避免因调速器主接力器油缸的容积大而产生机组不能全关的现象。

⑶.由于调压阀是采用全液压控制的，因此，合理地缩短调速器与调压阀之间的距离能最大限度地减少液压控制的滞后时间，对提高调速器的调速品质具有良好的作用。

⑷.为防止液压系统中因集气现象而动作不准确，应合理地布置管路，使调速器比调压阀的安装高程高些是才是正确的。

4．调压阀厂内组装试验

调压阀在出厂前已按图纸要求全部组装成一个整体并进行相应的耐压试验。

调压阀本体结构图见图一、图二。

4.1．调压阀本体的耐压试验

4.1.1．调压阀本体有关零件的耐压试验

⑴.阀体及进水管段试验

阀体及进水管段试验压力各为名义水头的1.5倍，连续时间10分钟，无渗漏无降压。

⑵.主油缸耐压试验

试验压力为3.75Mpa，持续时间10分钟，无渗漏无降压。

⑶.引导油缸耐压试验

试验压力1.5Mpa，持续时间10分钟，无渗漏无降压。

⑷.主配壳体及各控制元件耐压试验

主配壳体及各控制元件各内腔分别进行耐压试验，试验压力3.75Mpa，持续时间10分钟，无渗漏无降压。

4.1.2．调压阀整体关闭试验

调压阀处于关闭位置，对封水面（研磨面）进行耐压试验。

进水管段按最大水头（包括水锤）的1.25倍加压，接力器缸（背压）按1.6Mpa加压，持续时间10分钟以上，允许压力降低0.1Mpa。

4.1.3．调压阀动作试验

⑴.调压阀开启关闭时间在可调范围内，各控制部件动作调整范围达到设计要求。

⑵.调压阀各部件材质，加工尺寸及各部件耐压试验合格后，在厂内全部组装，要求各部件配合尺寸达到设计要求。

⑶.厂内各部组装试验完成以后，整体密封装箱。

5．调压阀安装要求

安装简图见图。

表一：

TFW型调压阀本体各部尺寸

型号

尺寸

TFW

400/130

TFW

400/320

TFW

600/130

TFW

600/300

TFW

800/160

TFW

1000/100

550

815

1250

1620

1990

410

520

770

785

960

1220

650

760

770

780

920

965

720

1527

1480

1700

1970

2285

920

1230

1780

1830

2390

2880

500

390

500

φ420

φ610

φ900

φ1200

φ1470

φ460

φ446

φ650

φ870

φ1100

φ400

φ600

φ800

φ1000

φ420

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