浅谈水电站筒型阀安装

叶超 徐文冰

（华能澜沧江水电股份有限公司检修分公司，云南 昆明 650214）

摘要：某水电站安装6台单机容量600 MW的混流式水轮发电机组，水轮机主阀采用筒型阀，由东方电气集团东方有限公司供货。现主要介绍该水电站筒型阀工作原理和安装质量控制，并提出结构改进建议。

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关键词 ：筒型阀；工作原理；安装质量控制；结构改进

0引言

某水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县和盐源县交界处的雅砻江大河湾干流河段，电站装机容量3 600 MW，年平均发电量166.2亿kW·h。主阀采用筒型阀结构，优点是操作灵活，启闭时间短，投入快，可频繁操作；关闭时密封性能好，可减少导叶漏水、减轻磨蚀；阀体全开时，阀体下端面与顶盖过水面基本齐平，水力损失很小；筒型阀重量轻，为蝶阀的1/2左右，球阀的1/5～1/4；没有单独的阀室，可明显降低水电站工程开挖投资。

1筒型阀结构及工作原理

筒型阀及其附属设备由阀体、导向机构、密封、接力器、同步控制装置、油压装置、监测系统仪表、自动化元件、盘柜及控制装置、阀门、管道等部件组成。筒型阀布置在水轮机活动导叶与座环固定导叶之间（图1）。

在机组停机时，筒型阀处于关闭状态，筒型阀阀体下落处于座环固定导叶与活动导叶之间，上端紧压布置在顶盖上的密封条，下端紧压布置在座环上的密封条，从而达到截流止水的作用。在机组要开启时，首先开启筒型阀，将筒型阀阀体提升到座环上与顶盖形成的空腔内，阀体底面与顶盖下端面齐平，不干扰水流流动。在正常开机工况下，先开启筒型阀，然后开启活动导叶；在正常关机工况下，先关闭导叶，然后关闭筒型阀。筒型阀为可紧急关机的隔断阀，当机组产生飞逸时，可动水关闭筒型阀，保护机组免遭损坏；筒型阀只处于全关或全开位置，不作流量调节作用。

2安装质量控制

2.1阀体组装焊接

由于交通运输条件限制，阀体由两瓣组成，需现场组装焊接（图2）。

组装时，首先将筒体的一瓣吊放在钢支墩上并粗调筒体上平面的水平，使筒体上平面的水平不超过0.05mm/m。然后起吊筒体的另一瓣，此瓣筒体在吊放过程中，分瓣面的组合螺孔应对准另一瓣筒体的组合螺柱，并通过内螺纹圆锥销定位。组装完成后，将组合螺栓打紧，检查组合缝错牙及间隙。调整筒体水平度，检查上、下平面水平度及平行度，检查导向条处内、外圆的圆度。全部合格后，进行封焊，采用小范围分段退步对称焊接。焊接完成后检查组合螺栓预紧力，合格后点焊锁固。

安装螺栓孔圆板并进行封焊，完成后对所有焊缝进行打磨，按照图纸要求进行超声波探伤检查。所有完成后，拆除筒型阀固定支架。复测上、下平面水平度及平行度、筒型阀圆度。

2.2筒体与顶盖套装

在筒体内侧均匀布置4～8个适当高度的钢支墩，每个钢支墩布置一对斜楔，起吊顶盖，调整顶盖方位及中心，顶盖与筒体基本同心，利用斜楔调整顶盖水平至0.05 mm/m以内，利用千斤顶平稳顶起筒体至顶盖下平面的6个限位凸台处，通过导向块限位，可以调整顶盖与筒体同心，周向方向通过旋转筒体来实现。旋上6颗提升螺栓，将筒体固定在顶盖上。刨除6个导向块，使筒体处于自由状态。

2.3接力器安装

首先进行压力及行程试验，完成后整体吊装与筒体进行连接。将提升杆插入顶盖?195通孔，提升杆与筒体连接，安装超级螺母并预紧，测量提升杆垂直度，提升杆垂直度可通过修磨小垫环

（垫环实际到货为一整体，为方便调整现场加工成两瓣）来调整。提升杆垂直度合格后，把紧超级螺母，点焊小垫环。由于顶盖接触面为非经加工面，需调整接力器本体垂直度，分别向接力器上腔注入L-TSA462#油，使接力器本体向上运动一段距离后，排上腔油，接力器缓慢下落至距离顶盖0.50 mm处，关闭阀门。测量大垫环与顶盖各方位间隙，通过修磨顶盖平面来调整接力器本体垂直度。接力器本体与顶盖固定图纸设计为焊接结构，此部分焊接对接力器垂直度影响较大，需严格按照焊接工艺来进行焊接。首先对称装焊4或8个挡块，在周向与径向方向架设百分表监测变化，实时调整焊接顺序。焊接前需烘烤焊条，焊接位置需预热，采用分段、退步对称焊接。焊接完成后，需用MT探伤。松开下端盖与大垫环的把合螺栓，释放焊接所产生的周向与径向位移，将接力器上腔注油，使接力器本体向上动作一段距离，上腔排油，接力器自由状态落至大垫环位置，对称打紧把合螺栓。上、下动作筒型阀两次，测量提升杆垂直度，符合要求后测量筒型阀导向条处垂直度并修磨。

2.4导向条配刨装焊

筒体与顶盖整体参加导水机构预装，筒体上、下动作两次，测量筒体导向条处与座环固定导叶处的间隙，检查数据变化，若无明显变化，根据测量尺寸和设计规定的间隙值（固定导叶段：0.8～1.0 mm；支持环段：1.0～1.2 mm）计算导向条加工尺寸。加工完成后，按照编号进行安装、焊接。焊接完成后对焊缝进行修磨及检查。挂钢琴线，测量导向条垂直度并修磨。

2.5调试

筒型阀所有部件安装及注油完成后进行无水调试。筒型阀第一次动作时，应先从接力器下腔缓慢进油，在接力器下腔注满油后，开始在接力器上腔注油并对接力器上腔、下腔加压，油压约为设计油压的一半。拆除筒型阀与顶盖的把合螺栓。筒型阀动作时，每下落300 mm，测量导向条间隙。导向条间隙检查合格后，利用筒型阀控制柜操作筒型阀，使筒型阀开启，当开度达到95%时，借助于油管路上的节流阀实行慢开启，以避免阀体与顶盖产生冲击。记录筒型阀开启/关闭时，不同开度各接力器上、下腔的压力。无水动作试验时，调整开启时间和关闭时间应满足设计要求，否则通过管路上的节流阀调整。该电站设定值为正常开启筒型阀时间80 s，正常关闭时间70 s，动水关闭时间60 s。调试完成后，筒型阀全开位置安装6个限位销并焊接，安装顶盖封堵法兰。

3过程中重点难点及结构改进

接力器与顶盖焊接后，接力器大垫环变形较大，但是密封盘根槽开在大垫环处，大垫环是无法修磨的，否则密封盘根无法安装进去，而且接力器下端盖修磨难度太大，故而接力器本体垂直度控制是很难的。另外，6个接力器在周向与径向方向都有不同程度的位移，如果产生的位移过大是无法调整的，只能是刨除变形较大的重新进行焊接处理。

设计图纸如图3所示。

建议结构改进有以下两种方案：

方案1：接力器本体结构不变，将大垫环处的密封盘根槽更改至接力器下端盖处，即使焊接变形，也可修磨大垫环来调整接力器本体的垂直度，同时对密封也无影响。

方案2：接力器与顶盖不采用焊接结构，从根源上去除焊接影响，采用螺栓连接在顶盖上（图4）。接力器垂直度调整完成后，在顶盖上钻铰项3螺栓孔并攻丝，把紧螺栓后，上、下动作接力器活塞杆与筒型阀，复测接力器提升杆的垂直度。校验合格后，钻铰项4销钉孔，以备后续检修安装定位。

4结语

筒型阀组作为装设在水轮机流道内的新型闸门，其安装质量直接关系到机组的稳定运行。在安装过程中，通过不断总结、分析，制定出了合理的施工方案，在监理工程师及厂家严格的过程控制下，筒型阀安装各项检查指标均符合规程规范和厂家技术要求，安装质量优良。

收稿日期：2015-08-06

作者简介：叶超（1989—），男，江西吉安人，助理工程师，主要从事水电站检修工作。