組合式減壓閥在水電站中應(yīng)用
摘要：減壓閥的性能，直接影響機(jī)組技術(shù)供水的品質(zhì)，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，針對ZJY46H型減壓閥和膜片差壓式減壓閥在天生橋二級電站運(yùn)用的實(shí)際情況，對兩種類型減壓閥的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比分析，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并結(jié)合對ZJY46H型減壓閥本體及其控制回路的改進(jìn)，說明ZJY46H型減壓閥在高水頭電站運(yùn)用是可行的。
O 組合式減壓閥概述
電站位于總裝機(jī)6 X220 MW，*機(jī)組于1992年12月投運(yùn)，1994年末一期4臺機(jī)組全部投運(yùn)，2000年二期2臺機(jī)組全部投運(yùn)。電站技術(shù)供水系統(tǒng)采用單元供水方式，即兩臺機(jī)組為一單元，電站初期運(yùn)行技術(shù)供水主供水采用水泵供水，一單元有兩臺工作泵，一臺備用泵，水泵運(yùn)行方式設(shè)計(jì)為循環(huán)備用，壓力鋼管減壓供水作為備用供水。在天生橋一級電站水庫投運(yùn)后，采用壓力鋼管減壓供水作為機(jī)組技術(shù)供水主供水，每臺機(jī)組壓力鋼管上設(shè)有一個(gè)取水口，各自經(jīng)減壓后接入供水聯(lián)絡(luò)管。但由于電站投運(yùn)初期由于河流內(nèi)泥沙含量較大，導(dǎo)致水泵軸套、密封頻繁損壞，故障率較高，因此在1994年將技術(shù)供水主供水改為壓力鋼管減壓供水，水泵供水為備用供水。
機(jī)組型式：立軸單輪混流式；高水頭：204 m；額定水頭：176 m；低水頭：174 m；加權(quán)平均水頭：185 m；額定水頭下的流量：139．8 m3／s；額定轉(zhuǎn)速：200 r／min；飛逸轉(zhuǎn)速：363 r／min；機(jī)組技術(shù)供水方式：自流減壓（主供水）、水泵（備用水）；單機(jī)技術(shù)供水流量：1300 m3／h；單機(jī)供水壓力：0．7 MPa（主機(jī)）。
技術(shù)供水系統(tǒng)如圖1所示，電廠機(jī)組技術(shù)供水為2套裝置，主供水為自流減壓；備用為水泵供水。圖1中虛線以上部分為自流減壓供水系統(tǒng)；虛線以下部分為水泵供水系統(tǒng)。3號、4號、5號、6號機(jī)技術(shù)供水系統(tǒng)與1號、2號機(jī)基本相同。如圖1所示，由S101一$201 DN300閘閥自電動閥分別自壓力鋼管取水，過電動閥$102、$202后分別經(jīng)1號機(jī)減壓閥和2號機(jī)減壓閥，減壓后匯到供水總管，再經(jīng)濾水器分別供至1號、2號機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)。備的檢修及管理工作。房空調(diào)用水；在減壓閥出口裝有安全泄壓閥。S102和$202是DN300電動閘閥，控制機(jī)組供水減壓閥的啟閉。總管上的SD001是其它機(jī)組供水系統(tǒng)的隔離閥，便于各供水系統(tǒng)之間的相互切換。減壓閥的出口壓力整定值為0．7 MPa，再由機(jī)組各用用戶閥調(diào)至所需的壓力。
2．1 機(jī)組設(shè)備供水量（表1）
2．2機(jī)組主用技術(shù)供水更改原因
電廠常年水頭約200 m，就經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度出發(fā)，以水泵作為主供水更為合算。原設(shè)計(jì)就是以水泵供水為主供水。但因泥沙磨損、水泵故障、停機(jī)維修等方面的原因，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用高；同時(shí)，因故障停機(jī)維
修，導(dǎo)致了電網(wǎng)供電不正常，而且，維修維護(hù)工作量大。故于1994年改為自流減壓供水為機(jī)組主供水。
電站使用的ZJY46H-25Q型自流減壓系統(tǒng)減壓穩(wěn)壓閥共13臺。其中：ZJY46H一25Q／VDN300×6臺用于主機(jī)供水，出口壓力可調(diào)節(jié)值為0．3—0．9 MPa，整定值為0．7 MPa；ZJY46H一25QVDN250×2臺用于廠房空調(diào)供水，出口壓力可調(diào)節(jié)值為0．3～0．9 MPa，整定值為0．,flPa；ZJY46H一25o／V DN150×2臺用于廠房生活用水，出I=I壓力可調(diào)節(jié)值為0．3～0．6 MPa，整定值為0．3 MPa；ZJY46H一25Q／V DN100×3臺用于家屬區(qū)生活用水，出口壓力可調(diào)節(jié)值為0．3—0．6 MPa，整定值為0．35 MPa、
該閥主要由主閥、控制導(dǎo)閥、過濾器、針閥、球閥及旁通管道節(jié)流部位等組成。適用于溫度小于80℃的水及非腐蝕性液體（汽油、煤油）和氣體等需要降低到一定范圍的設(shè)備和管路系統(tǒng)上，通過調(diào)節(jié)將進(jìn)口壓力降低至某一需要的出口壓力值。當(dāng)進(jìn)口壓力或流量發(fā)生變化時(shí)，靠介質(zhì)本身的能量可自動保持出口壓力在一定的范圍內(nèi)。
Y46T組合式減壓閥的基本性能
（1） 減壓閥調(diào)壓范圍：它是指減壓閥輸出壓力P2的可調(diào)范圍，在此范圍內(nèi)要求達(dá)到規(guī)定的精度。調(diào)壓范圍主要與調(diào)壓彈簧的剛度有關(guān)。
（2） 減壓閥壓力特性：它是指流量g為定值時(shí)，因輸入壓力波動而引起輸出壓力波動的特性。輸出壓力波動越小，減壓閥的特性越好。輸出壓力必須低于輸入壓力—定值才基本上不隨輸入壓力變化而變化。
（3） 減壓閥流量特性：它是指輸入壓力—定時(shí)，輸出壓力隨輸出流量g的變化而變化的持性。當(dāng)流量g發(fā)生變化時(shí)，輸出壓力的變化越小越好。一般輸出壓力越低，它隨輸出流量的變化波動就越小。
三、 Y46T組合式減壓閥 的選用
根據(jù)使用要求選定減壓閥的類型和調(diào)壓精度，再根據(jù)所需大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時(shí)，應(yīng)使其大于高輸出壓力0．1MPa。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后，油霧器或定值器之前，并注意不要將其進(jìn)、出口接反；閥不用時(shí)應(yīng)把旋鈕放松，以免膜片經(jīng)常受壓變形而影響其性能。
ZJY46H減壓閥是一種利用水壓進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的減壓閥穩(wěn)壓閥，在進(jìn)口壓力和流量產(chǎn)生變化的時(shí)候保持出口的壓力和流量穩(wěn)定。其*實(shí)現(xiàn)自力控制，調(diào)試簡單，運(yùn)行可靠。
當(dāng)管道流量為0的時(shí)候，減壓閥進(jìn)入全關(guān)閉狀態(tài)，閥后壓力保持低壓（可減靜壓）。
如圖所示:當(dāng)P1變化時(shí)減壓閥的出口首先表現(xiàn)為P2±△P2通過反饋系統(tǒng)出口管傳到控制閥，使Pt=Pk±△P2；從而L發(fā)生相應(yīng)變化，導(dǎo)致±△Pe的變化，經(jīng)壓力導(dǎo)管導(dǎo)致Pk的相應(yīng)變化，Pt與Pk達(dá)到新的平衡，主閥的過流面積H相應(yīng)變化。
因此，P1變化，而通過H的流量不變。P2始終是原整定的低壓值。當(dāng)流量變化時(shí)，減壓閥自我調(diào)節(jié)工作原理也如同上。
Y46T組合式減壓閥安裝和使用
1、 安裝減壓閥之前必須對管路系統(tǒng)進(jìn)行沖洗清理，以防焊渣、氧化皮等贓物流入閥內(nèi)，影響閥門正常工作。
2、 減壓閥應(yīng)安裝便于操作和維修的地方，并且必須直立安裝在水平管路上，應(yīng)注意使管路中介質(zhì)的流向與閥體上箭頭所示方向一致，切勿裝反。
3、 減壓閥在安裝使用時(shí)，應(yīng)先把旁通管路上的截止閥打開，排除管路中的冷凝水和汽水混合物，以防減壓閥開啟時(shí)產(chǎn)生水擊現(xiàn)象損壞減壓閥，當(dāng)無異常現(xiàn)象后，按順時(shí)針方向緩慢旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘，將出口壓力調(diào)至所需要的壓力（以閥后表壓為準(zhǔn)），調(diào)整好后，將鎖緊螺母背緊，擰上防護(hù)罩。
4、 減壓閥前應(yīng)安裝過濾器，以防止介質(zhì)中的雜質(zhì)進(jìn)入減壓閥，影響其性能。
5、 安裝的減壓閥前后應(yīng)有一段直管，閥前直管長度約為600毫米，閥后直管長度約為1000毫米。
電站于建站初期使用的減壓閥，為1994年3月安裝的德國進(jìn)口Y43H一25C DN300的先導(dǎo)活塞式減壓閥，因試運(yùn)行時(shí)噪聲、振動、出口壓力波動等原因不能滿足運(yùn)行要求而停止運(yùn)行；1996年1月安裝ZJY46H一25Q DN300減壓閥，調(diào)試后滿足運(yùn)行要求投入機(jī)組運(yùn)行；1996年7月，解體檢修ZJY46H一25Q減壓閥時(shí)，因發(fā)現(xiàn)ZJY46H一25Q減壓閥的組合式節(jié)流錐嚴(yán)重磨損而停運(yùn)，8月改用廠家改進(jìn)的抗蝕型堆焊鎳基合金的整體節(jié)流錐后繼續(xù)投運(yùn)；1997年ZJY46H一25Q減壓閥改裝為安全性、可靠性更高的可反沖排污雙反饋系統(tǒng)和出口壓力安全鎖定系統(tǒng)；1999年在電廠旁的中山包電站改用國外某品牌膜片差壓式減壓閥試運(yùn)行，因膜片擊穿而停用國外某品牌膜片差壓式減壓閥，恢復(fù)使用
ZJY46H一25Q型減壓閥運(yùn)行；2005年，ZJY46H一25Q減壓閥控制系統(tǒng)控制先導(dǎo)閥改為廠家提供的新型活塞式先導(dǎo)閥，安全運(yùn)行至今。
發(fā)電總廠機(jī)組自流減壓技術(shù)供水系統(tǒng)自1996年始，安全運(yùn)行至今，我們主要做以下幾點(diǎn)工作：
①系統(tǒng)減壓閥合理地選型；
②及時(shí)地與制造商作
相關(guān)技術(shù)的互動；
③供水重點(diǎn)部位的重點(diǎn)巡檢；
④做好減壓閥定期的維護(hù)保養(yǎng)工作。
5．1系統(tǒng)減壓閥合理的選型
高水頭電站機(jī)組的自流減壓供水系統(tǒng)關(guān)鍵在于減壓閥的可靠與穩(wěn)定性。因此，針對以前的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)
和結(jié)合電廠的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，我們在減壓閥的選型上做了整體結(jié)構(gòu)、流量特性和壓力特性的工作。
（1）整體結(jié)構(gòu)的選型
ZJY46H型減壓閥的結(jié)構(gòu)如圖2所示：減壓閥由主閥和反饋控制系統(tǒng)組成，主閥上設(shè)有安全鎖定裝置，限制了高出口壓力，以防止減壓閥在故障時(shí)的出口壓力出現(xiàn)危害性的高壓；兩套互為備用的反饋系統(tǒng)以保證反饋控制系統(tǒng)的正常工作；反饋控制系統(tǒng)的先導(dǎo)閥是活塞式結(jié)構(gòu)，并能在運(yùn)行工況下反沖排污，排除了控制先導(dǎo)閥被雜質(zhì)卡阻的可能性；反饋系統(tǒng)的連接管為DN20的不銹鋼管，剛性好。主閥和反饋控制系統(tǒng)相對分離；雙反饋控制系統(tǒng)互為備用；出口壓力安全鎖定裝置成為了減壓閥安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行及維護(hù)方便的基礎(chǔ)。
（2）ZJY46H型減壓閥的流量特性和壓力特性的適應(yīng)性
~GB12244—2006減壓閥一般要求》規(guī)定了減壓閥在進(jìn)口壓力和流量變化的工況下，整定的出口壓
力值不變。天生橋發(fā)電總廠減壓閥前壓力變化值為2．05 1．76MPa，機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)閥前高壓力為2．7 MPa。由于是兩臺機(jī)組為—單元的（#,SKTYSC，要求減壓閥達(dá)到單臺流量能夠} 浞兩臺機(jī)組供水要求。所以對減壓閥要求高。減壓閥的自力調(diào)節(jié)工作原理如圖3所示：圖3 減壓閥工作原理為減壓閥的進(jìn)口壓力；P2為減壓閥出口壓力；只為減壓閥主閥的彈簧壓力；Pk為減壓閥主閥的壓力調(diào)節(jié)腔壓力；只，為反饋系統(tǒng)控制閥彈簧壓力；Pk，為反饋系統(tǒng)控制閥壓力調(diào)節(jié)腔壓力； 為減壓閥閥座和節(jié)流錐的開啟高度（相當(dāng)于主閥的過流面積）。減壓閥正常工況時(shí)，只=Pk，在控制閥只=Pk 。此時(shí)、主閥和控制閥的閥座與節(jié)流錐開啟高度h是一個(gè)定值（即過流面積一定過流量一定）。因此，減壓閥出口壓力相對是一個(gè)低壓值P2。當(dāng)尸1上升時(shí)，減壓閥的P2+△P2首先表現(xiàn)為上升，其值通過反饋系統(tǒng)出口管傳到控制閥，使只+△ ，△只 與Pk 的力達(dá)到新的平衡，控制閥h減?。幌鄳?yīng)△Pk 壓力增大，經(jīng)壓力導(dǎo)管，使主閥的尸k+△Pk， =Pk+△Pk壓力達(dá)到新的平衡，主閥h減小、△P2值恢復(fù)為原P2值。當(dāng)進(jìn)口壓力P1下降時(shí)，主閥與控制閥的工況則與上述的工況相反。當(dāng)出口流量p增大時(shí)，減壓閥的工況相當(dāng)于P1下降時(shí)的工況。當(dāng)出口流量p減小時(shí)，減壓閥的工況相當(dāng)于Pl上升時(shí)的工況。從減壓閥的過流方式析：水流沿節(jié)流錐流向出口，有效地減少了紊流現(xiàn)象，有利于P2的穩(wěn)定性和低噪聲。如圖4所示。圖4 減壓閥水流從減壓閥的流量特性看：當(dāng)機(jī)組供水量為1 300 m3／h時(shí)，減壓閥節(jié)流錐行程日為20 mm（大為50 mm），只使用了大流量的2，5，滿足電廠單臺減壓閥供兩臺機(jī)的要求。在單調(diào)節(jié)1號機(jī)組減壓閥時(shí)，將S0115R的開度從50％至100％ 進(jìn)行調(diào)節(jié)（流量變化），P2值變化值為0．7 0．65 MPa，*．05 MPa，滿足（GB12245—2006減壓閥性能試驗(yàn)方法》誤差不大于10％的要求。從減壓閥的壓力特看：在單調(diào)節(jié)1號機(jī)組減壓閥時(shí)，進(jìn)口壓力為2．0 MPa。尸2值整定為0．7 MPa，手動調(diào)節(jié)S102的開度，使進(jìn)口壓力在1．5～2．0 MPa變化。P2值變化值為0．7—0．68 MPa，*．02 MPa。滿足（<GB12245—2006減壓閥性能試驗(yàn)方法》誤差不大于5％的要求。因此，ZJY46H型減壓閥的綜合技術(shù)參數(shù)滿足電廠運(yùn)行要求。
5．2及時(shí)與制造商作相關(guān)技術(shù)的互動，促使制造商不斷改進(jìn)減壓閥運(yùn)行中的缺陷1996年1月，*臺ZJY46H一25Q DN300減壓閥在電廠1號機(jī)組運(yùn)行，至6月，在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)減壓閥出口壓力不穩(wěn)定，打開檢查，橡膠組合式節(jié)流錐過流面出現(xiàn)約10％綜合性氣蝕和磨蝕現(xiàn)象。我們及時(shí)將此現(xiàn)象反饋給制造商。制造商針對這一問題提出了整體節(jié)流錐堆焊鎳基合金的方案，電廠同意后應(yīng)用。使用期從6個(gè)月提高到10年。在此基礎(chǔ)上，針對電廠的具體工況，促使制造商將減壓閥單一的減壓穩(wěn)壓改進(jìn)成為雙反饋可反沖排污控制系統(tǒng)和出口壓力安全鎖定和抗蝕性能良好的減壓閥。保證了機(jī)組自流減壓供水系統(tǒng)的可靠、安全性。
6 結(jié)束語
膜片差壓式減壓閥由于存在橡膠膜片易老化，膜片的強(qiáng)度不夠，在管道水錘出現(xiàn)時(shí)容易擊穿等缺陷，通過天生橋二級電站使用ZJY46H減壓閥后的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，ZJY46H減壓閥能有效地避免膜片差壓式減壓閥存在的缺陷重復(fù)發(fā)生，閥門在性能的穩(wěn)定性、安全性、使用壽命、防泥沙能力及檢修維護(hù)等
方面都具有良好的*性，實(shí)踐證明，該閥門在天生橋二級電站的應(yīng)用是非常成功的。
·
6、 減壓閥進(jìn)口還要裝汽水分離器和疏水閥，減壓閥出口也要裝疏水閥。
【Y46T組合式減壓閥主要技術(shù)參數(shù)】
| 型號 | 公稱通徑 | 公稱壓力 | 強(qiáng)度試驗(yàn)壓力 | 大進(jìn)口壓力 | 出口壓力分段 | ||
| SFY46T-16SFY46T-16C | 65-250 | 1.6 | 2.4 | 1.6 | 0.08-0.2 | 0.2-0.5 | 0.5-1.2 |
| 300-400 | 0.08-0.2 | 0.2-0.5 | 0.5-1.0 | ||||
| SFY46T-25 | 65-250 | 2.5 | 3.75 | 2.5 | 0.2-0.5 | 05-1.2 | |
| 300-400 | 0.2-0.5 | 0.5-1.0 | |||||
【主要零件材料】
| 零件名稱 | 材質(zhì) |
| 閥體、閥蓋 | 鑄鐵、碳鋼、球鐵 |
| 閥桿、活塞、閥瓣 | 不銹鋼 |
| 閥座 | 銅 |
| 過濾器、球閥、針閥、控制導(dǎo)閥 | |
| 彈簧 | 硅錳鋼 |
| 密封墊 | 丁橡膠 |
【Y46T組合式減壓閥主要外形尺寸】
| 公稱通徑 | 尺 寸 | ||
| L | H1 | H | |
| 65 | 290 | 100 | 560 |
| 80 | 310 | 105 | 580 |
| 100 | 350 | 125 | 650 |
| 125 | 400 | 140 | 685 |
| 150 | 480 | 160 | 915 |
| 200 | 600 | 190 | 1015 |
| 250 | 730 | 220 | 1220 |
| 300 | 850 | 250 | 1250 |
| 400 | 1100 | 320 | 1275 |
法蘭連接尺寸：鐵制閥門按GB4216.4（5）-84標(biāo)準(zhǔn)，鋼制閥門按GB/T9113.1-2000（RF）標(biāo)準(zhǔn)。
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