调压阀的构造和工作原理夹江水工.docx

1、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TFW400/130TFW400/320TFW600/300TFW800/160TFW1000/100直径(mm)4004006008001000最大行程(mm)80100150200250名义水头(m)130320300160100最大水头(m)160400360200120最大流量(m3/s)3.157.6716.421.726.3最大行程时，其主油缸直径(mm)270500500500500材料材质主要

2、材料不低于GB5676-85一般工程用铸造碳钢中的ZG230-450外形尺寸mm1370960920228713351230248020351830289025802390325032102880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0调压阀的泄流量3.157.6716.421.726.3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

3、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，4

4、00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

5、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

6、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

7、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）：、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

8、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。、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P较小，调压阀关闭腔的油压（P2=P1-P）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。、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P增加，P2减少，而调压阀主油缸开启

9、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。、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。 “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

10、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

11、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1云南路南黑龙潭电站TFW-400/13021990云南昆明市良好2云南省保山电站TFW-400/13021991云南保山市良好3广东省丰顺八乡电站TFW-400/32021991广东省丰顺县良好4伊朗库汗电站TFW-800/16021994伊朗库汗电站良好5四川省峨边双凤电站TFW-400/13021995四川省峨边良好6广东省仁化县高坪水库TFW-400

12、/13021995广东省仁化县良好7新疆七十九团二级水电站指挥部TFW-400/13021996新疆尼勒克寨口良好8云南红河县俄垤水库TFW-400/13021997云南红河县良好9青海省湟中县水峡电站TFW-400/13031998青海省湟中县良好10广西金秀县电源电网工程指挥部TFW-400/32011998广西金秀县桐木镇良好11云南弥勒县太平水库TFW-400/13021998云南弥勒县良好12湖南省江永县古宅水库TFW-400/13021998湖南省江永县良好13新疆农五师阿卡尔六级电站TFW-400/13022001新疆 博乐市良好14云南省石林县水电建筑安装工程公司TFW-400

13、/13012003云南省石林县良好15广东韶关众力发电设备有限公司TFW-800/16022004广东省韶关市良好16福建省永安市葫芦湾水电有限责任公司TFW-400/13012005福建省永安市良好17重庆赛力盟电机有限公司TFW-400/13042007甘肃门源县良好18青海海丰水电开发有限公司TFW-400/32022007青海海丰良好19陕西省眉县汤峪电站TFW-400/13012008陕西省眉县汤峪电站良好20甘肃酒泉开源一级水电站TFW-400/32022008甘肃酒泉市良好21福建省永安市葫芦湾水电有限责任公司TFW-400/13012009福建省永安市安装中22广西荔浦县福旺水

14、电站TFW-400/32022009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2009-10-15TFW型调压阀规格及定价表（不供特殊主配压阀）阀门型号参数TFW400/130TFW400/320TFW600/300TFW800/160TFW1000/100直径(mm)4004006008001000最大行程(mm)80100150200250名义水头(m)130320300160100最大水头(m)160400360200120最大流量(m3/s)3.157.6716.421.726.3最大行程时，其主油缸直径(mm)270500500500500重量约（kg）25008

15、00085001150015500外形尺寸mm1370960920228713351230248020351830289025802390325032102880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3.157.6716.421.726.3操作原理液压控制出厂价(万元)1821354555交货期（合同签订生效后）6个月6个月10个月8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：614

16、100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二九年七月TFW系列调压阀安装、调试、使用和维护1概述 22调压阀的构造和工作原理 23调压阀的选择及注意事项 34调压阀厂内组装试验 54.1调压阀本体的耐压试验 55调压阀安装要求 55.1安装前注意事项 75.2安装时注意事项 85.3安装完毕后的检查 96调压阀及控制系统的现场调整试验 96.1模拟试验 106.2机组空载扰动试验

17、106.3甩负荷试验 106.4机组增负荷试验 116.5负载扰动试验 116.6试验时的注意事项 117运行注意事项 118检修 129供货范围及备品备件 121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1530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

18、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。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；

19、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。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

20、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

21、性（详见系列设计资料汇集）。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）：.机组负荷不变时，主配压阀活塞处于中间位置（图示位置）

22、，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。.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P较小，调压阀关闭腔的油压（P2=P1-P）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。.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

23、的上移量大于搭叠量S，孔口两侧的压差P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。.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。.“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

24、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

25、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。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。.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。.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

26、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。.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。.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

27、体的耐压试验4.1.1调压阀本体有关零件的耐压试验.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。. 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。.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。.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1

28、0分钟以上，允许压力降低0.1Mpa。4.1.3调压阀动作试验.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。.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。.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TFW400/130TFW400/320TFW600/130TFW600/300TFW800/160TFW1000/100L15508151250125016201990L24105207707859601220L3650760770780920965L472015271480170019702285L592012301780183023902880L6500390500500500500D142061090090012001470D24604466506508701100D34004006006008001000D4420