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1、之前介紹JIS日標不銹鋼截止閥標準，現在介紹水輪機組固定式球閥控制維護引言

進水閥在水輪發電機組中起著非常重要的作用：當機組停機時，關閉進水閥門用于減小水流損失；當機組發生故障而調速器失靈時，能在動水下緊急關閉，迅速切斷水流，避免事故的繼續擴大。球閥是進水閥的一種。近年來隨著我國大型沖擊式水輪發電機組的不斷發展，對制造和控制技術的要求也日益提高，對進水球閥的控制就顯得尤為重要。早期的球閥控制系統在電氣控制上采用常規的繼電器邏輯控制方式，由于組成的元器件均組裝在大小不同的盤柜中，轉接點多、配線復雜，從而導致控制裝置的故障易發，可靠性欠佳，且邏輯關系復雜，控制方式單一，信息量少，僅能滿足基本功能;在機械液壓控制上采用管路加閥門的方式，配管復雜，有可能產生大的泄漏，互換性、通用性差，使用壓力范圍窄。目前電廠對機組的自動化要求不斷提高，傳統控制方式已不能滿足用戶要求。針對這一現象，東方電機控制公司對球閥控制進行了大量的改進，采用現代電子控制技術和二通插裝閥與集成控制閥塊結構，開發出新型球閥控制裝置，現已成功應用于金窩電站、仁宗海電站等大中型沖擊式機組。本文對該控制裝置的組成、功能、特點等作一簡要介紹。

Q947F水電站球閥主要用于截斷或接通介質，也可用于流體的調節與控制。與其它閥類相比，球閥具有如下的一些優點：
 1、流體阻力小，球閥是所有閥類中流體阻力小的一種，即使是縮徑球閥，其流體阻力也相當小。
 2、開關迅速、方便，只要閥桿轉動90°，球閥就完成了全開或全關動作，很容易實現快速啟閉。
 3、密封性能好。球閥閥座密封圈一般采用聚四氟乙烯等彈性材料制造，易于保證密封，而且球閥的密封力隨著介質壓力的增加而增大。 
 4、閥桿密封可靠。球閥啟閉時閥桿只作旋轉運動，因此閥桿的填料密封不易被破壞，而且閥桿倒密封的密封力隨著介質壓力的增加而增大。
 5、球閥的啟閉只做90°轉動，故容易實現自動化控制和遠距離控制，球閥可配置氣動裝置、電動裝置、液動裝置、氣液聯動裝置或電液聯動裝置。
 6、球閥通道平整光滑，不易沉積介質，可以進行管線通球。
連接方式：螺紋、法蘭、對夾、焊接；
公稱通徑：DN15-500mm；
公稱壓力：PN1.0～4.0MPa,
工作溫度-29～180℃（密封圈為增強聚四氟乙烯）或-29～300℃（密封圈為對位聚苯）的各種管路上；
適用介質：水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸、氨鹽水、中和水等多種介質。
閥體材質：碳鋼、鑄鋼、304、316、316L不銹鋼等；

 
2、水輪機組固定式球閥控制維球閥控制系統的組成
球閥控制系統主要由電氣控制系統和液壓控制系統組成"電氣控制系統一般采用PLC電氣控制，液壓控制系統一般采用液壓控制閥組。其主要部件特點分述如下：
本系列閥門具有性能穩定，安全可靠，功能齊全，自動化程度高，結構簡單，流阻系數小等優點。其具備完善的液壓系統和可靠的智能電氣控制系統，既可就地操作，也可以遠距離操作，還可以通過中央計算機進行集中管理，與水泵及其他管道設備實現聯動操作控制。當油泵組失電或故障時，搖動手動泵仍可以開閥或關閥。
       上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥本系列閥門液壓站和電氣控制箱與閥體分離就近安裝，也可以聯體安裝。閥體可臥式安裝，也可以立式。本系列閥門按照蓄能方式可分為蓄能器式液控止回偏心半球閥和重錘式液控止回偏心半球閥兩類。我公司推薦采用蓄能器式液控止回偏心半球閥，其他結構訂貨時說明。
DYQ740HDYQ740H/F 液控軟硬密封全通徑偏心半球閥特點
       本系列閥門設計結構合理、強度高，在高流速下無任何震動。能按程序開啟，在開啟時流道*暢通，在運行時水損小，斷電（或通電）時自動按預先設定的時間和角度，分快關、慢關兩階段關閉，適用于水、海水、油品、噴煤粉、焦爐煤氣、含塵氣體等介質，可在泵的出口或管路中起止回和截止功能用。它具有以下特點：
1．  可取代水泵出口截止閥和止回閥，并集機、電、液于一體，占地面積小；
2．  閥門開啟或關閉過程中，閥座和球冠沒有相互摩擦，閥門使用壽命長；
3．  閥門開啟關閉不受淤泥和雜物影響，適用與泥漿水工況；
4．  采用金屬和非金屬兩道密封，自密封性好，水壓越大，密封比壓也越大；
5．  自動化程度高，可就地、遠程及聯動控制；
6．  電氣系統可采用PLC智能控制系統，也可以采用普通型繼電器式系統；
7．  液壓系統電機功率小，工作效率高，保壓性能好，油泵啟動間隔時間長；
8．  有明顯的開度指示和機械限位調節機構，行程開關裝置防水防塵設計，不外露，性能穩定，使用壽命長；
9．  電氣操作界面人性化、多樣化，可設計普通按鈕式、文本式、觸摸屏式，也可根據客戶的需要，設計的人機操作界面。
2.1、水輪機組固定式球閥控制維電氣控制系統

電氣控制系統采用PLC電氣控制柜或壁掛式PLC電氣控制箱。PLC電氣控制柜是電氣控制系統的核心部件，采用PLC可編程序控制器，柜體面板上的顯示采用工業觸摸屏，這種方式成本較高且占用空間較大，但功能完善，方便使用和維護;壁掛式PLC電氣控制箱是可編程序控制器只作為核心控制部件，其余顯示部分仍采用指示燈等，這種方式結構較簡單，成本也較低，功能也很強大且對現場空間要求不高。所以一般機組如無特殊要求我公司均采用壁掛式PLC電氣控制箱，本文就只對PLC電氣控制箱做簡要介紹。

壁掛式PLC電氣控制箱內裝有高性能可編程序控制器與輸入輸出接口，其正面板上裝有現地和遠方控制轉換開關、聯動和非聯動轉換開關、球閥開啟控制按鈕!球閥關閉控制按鈕以及各種狀態指示燈。

(1)可編程序控制器

可編程序控制器(PLC)屬整個電氣控制裝置的核心，其性能優劣和性價比直接影響到控制裝置的品質。球閥控制系統電氣控制裝置采用日本KOYO公司生產的DZ-250-1型PLC，供電電源為安全可靠的24VDC或22OVDC，該產品外形尺寸緊湊，安裝布置方便，具有很好的性價比。同時，它支持220VAC電源供電，尤其適合水電廠電源環境，其大容量繼電器輸出模塊具有250VAC/的接點負載能力，可直接操作交流接觸器和電動閥門，取消中間繼電器，簡化系統結構。

PLC主要技術指標有：

工作電壓 220VAC/220VDC通用，24VDC

累加器規格32位(bit)

命令種數 189

處理速度 2ms/lk語

程序存儲容量7680語

數據寄存器 8320字

輸入輸出點數256點

內部繼電器數1024點

定時器數 256

計數器數 128

累加器規格 32位(bit)

該系列可編程序控制器有兩個通訊口，支持RS232C/RS485?MODBUS協議，平均*運行時間5000h，可根據水電站球閥控制裝置的輸入、輸出容量對PLC的電源框架和輸入、輸出模塊進行選配。例如，就文中所述的情況而言，選擇槽5框架，模塊配置如下表所示：PLC模塊配置PLC模塊配置

(2)其他電氣部件

組成電氣控制裝置的其他部件，如選擇開關、按鈕、指示燈、開關電源等。

2.2、液壓控制系統

液壓控制系統采用我公司設計改進的液壓控制閥組，閥組上裝有操作球閥接力器開啟的電液換向閥和關閉的電液換向閥、二通插裝閥、單向閥、液動換向閥、還裝有操作球閥工作密封投入與退出的電液換向閥，操作旁通閥開啟和關閉的電液換向閥!單向節流閥以及操作檢修密封投入和退出的手動換向閥，該閥組上所有的電液換向閥、二通插裝閥、單向閥、液動換向閥等采用，閥體、閥芯均采用不銹鋼材料，確保該閥組長期可靠運行。閥組供油油壓為2.5~10MPa。閥組上端裝有壓力表，用來顯示壓力油源油壓。該閥組主要結構特點如下：

(1)系統設計靈活、可靠性高、穩定性好。

(2)外形尺寸小，連接方便，安裝成本低。

(3)消除了外泄漏，并減少了內泄漏，降低了液壓系統維護成本。

(4)設置快速測試接頭能隨時監測球閥接力器開啟腔、關閉腔油壓及各重要部分動作情況。

(5)旁通閥開、關時間和球閥接力器開、關時間連續可調，調節范圍廣，可滿足要求。

(6)采用可靠的、批量生產的、功能單一的標準液壓元件，裝置的互換性、通用性強，標準化程度高，使用壓力范圍廣。

(7)僅靠純機械液壓過速保護裝置過來的外控液壓信號就可直接液壓關閉球閥。

2.3、其他控制部件

在球閥的前后裝有一個差壓開關和兩塊壓力表，用于監測和顯示球閥前!后端水壓，差壓開關為PLC控制系統提供球閥開啟前的平壓信號;在球閥的操作油管路上裝有控制球閥的接力器開腔和旁通閥開腔開!閉的進口電動球閥，避免機組在停機狀態下發生誤動作，確保機組的安全可靠;此外，還設有球閥!旁通閥!工作密封和檢修密封位置開關，用于監測其所處的狀態"其中差壓開關的選擇要注意根據各個電站實際情況選擇合適的量程。

3、水輪機組固定式球閥控制維球閥控制系統的功能
球閥控制系統可以實現現地和遠距離自動操作球閥的開啟和關閉。

球閥控制系統具有電動液壓和機動液壓雙重控制功能，它既能接受電氣控制命令進行球閥的開啟和關閉操作，又能在電氣控制命令失靈或控制和操作電源消失的情況下，直接接受機械液壓過速保護裝置機動換向閥的液壓控制命令進行緊急關閉球閥操作，以保護機組的安全。

3.1、PLC電氣控制箱

PLC電氣控制箱(見圖1)內裝有可編程序控制器，開關電源，電源斷路器，電源監視器等，球閥的開啟與關閉流程由可編程序控制器程序控閥開啟控制按鈕，球閥關閉控制按鈕以及用來指制邏輯自行完成。控制箱的前面板上裝有現地和示球閥、旁通閥、工作密封和檢修密封全開與全遠方控制轉換開關，聯動和非聯動轉換開關，球關狀態的指示燈。PLC電氣控制箱圖1 PLC電氣控制箱

當把轉換開關切換到遠方控制方式時，控制箱接受遠方監控系統的控制，由監控系統給出開啟或者關閉球閥的命令，球閥控制系統通過PLC程序控制邏輯完成球閥的開啟或關閉流程。當把轉換開關切換到現地控制方式時，由PLC電氣控制箱面板上的萬啟與關閉控制按鈕現地操作球閥的開啟與關閉"當機組出現緊急事故停機時(比如機組過速或者按動機組緊急事故停機按鈕)，不管是現地控制方式還是遠方控制方式，都會關閉球閥以保證機組安全。

控制系統還設置了一個聯動與非聯動控制方式選擇開關，它可用來決定球閥是否隨機組啟停而開啟和關閉"當把轉換開關切換到聯動方式，機組開機命令到來時，開啟球閥;機組停機命令到來時，關閉球閥"當把轉換開關切換到非聯動方式，球閥的開啟只接受遠方監控系統“遠方開啟球閥”命令或現地開啟球閥控制按鈕的控制;球閥的關閉只接受遠方監控系統“錘方關閉球閥”命令或現地關閉球周控制按鈕的控制。

控制系統除了在PLC電氣控制箱面板上設有相應的狀態指示燈以外，它還提供如下狀態信號，可反饋至中央控制室或者其他需要該信號的設備：

球閥的全開、全關位置信號;

旁通閥的全開、全關位置信號;

工作密封投入、退出狀態信號;

檢修密封投入、退出狀態信號;

PLC退出運行時故障報警信號。

3.2、球閥液壓控制閥組

(1)球閥液壓控制閥組(見圖2)是由二通插裝閥，開啟球閥的電液換向閥1DPK(單線圈)，關閉球閥的電液換向閥1DPG(單線圈)，球閥開、關時間調節裝置，液動換向閥，控制旁通閥開、關的電液換向閥ZDP(雙線圈)，調節旁通閥開、關時間的單向節流閥，控制工作密封投入、退出的電液換向閥3DP(雙線圈)，控制檢修密封投入、退出的帶鎖旋鈕手動換向閥SHP，壓力表，測壓接頭，外接法蘭，管接頭等液壓元器件和主閥塊、頂塊組成。全部液壓元器件集中安裝在主閥塊和頂塊上，成為一個球閥液壓控制閥組。閥組上還配有安裝底板，用于整個閥組的安裝固定。

(2)球閥液壓控制閥組有13個外接油口，其中Al接接力器開啟腔;Bl接接力器關閉腔;P0接壓力油源;功接回油箱;X0為外控油口，接機械液壓過速保護裝置的機動換向閥，用于接受機械液壓過速保護裝置的液壓控制信號;X(X)為外控油口，接球閥接力器全關位置機動換向閥，用于接受球閥接力器全關裝置的液壓控制信號;A2接旁通閥關閉腔;BZ接旁通閥開啟腔;A3接工作密封投入腔;B3接工作密封退出腔;A4接檢修密封退出腔;B4接檢修密封投入腔;T01接集油裝置。此外，球閥液壓控制閥組上，還設有6個微型測壓接頭，可用于在現場調試時，監測壓力油源、接力器開腔、接力器關腔!外控液壓信號的壓力及液動閥所處狀態。

(3)球閥液壓控制閥組上的電液換向閥接受PLC電氣控制箱的電氣控制命令進行球閥的開、關操作。當球閥液壓控制系統在現場調試時，也可以分別手動操作球閥液壓控制閥組上電液換向閥，來開、關旁通閥，退出、投入工作密封，開、關球閥;但是必須按照球閥的操作順序進行操作。

(4)在球閥液壓控制閥組上，設置有球閥開、關時間調節裝置，用于球閥開啟!關閉過程時間調節。球閥的開、關時間應當嚴格按照有關技術要求設定。旁通閥開啟和關閉時間調節是通過裝于閥組上的單向節流閥進行調節的。

3.3、水輪機組固定式球閥控制維球閥的操作

3.3.1、球閥開啟

球閥開啟條件為：水輪機導葉在全關位置，球閥在全關位置，機組無事故，球閥檢修密封處于退出狀態.

當開啟條件全部滿足，且現地或遠方發出開啟命令后，PLC電氣控制箱開啟控制程序啟動，首先，開啟球閥開啟腔電動閥，再開啟旁通閥開啟腔電動閥，控制ZDP電液換向閥，開啟旁通閥向蝸殼充水平壓，當球閥前后端水壓的差壓值鑊30%全水壓力值時，差壓開關動作，控制3DP電液換向閥退出工作密封，工作密封退出，其位置開關動作后，控制1DPK電液換向閥開啟球閥接力器，當球閥開到全開位置，其位置開關動作后，操作ZDP電液換向閥關閉旁通閥到全關位置，至此球閥開啟操作結束。

3.3.2球閥關閉

當現地或遠方發出關閉命令或機組事故拭機組事故包括：機組過速!機組事故停機、機械液壓過速保護動作)，PLC電氣控制箱關閉程序啟動，首先控制1DPG電液換向閥關閉球閥，當球閥關到全關位置，其位置開關動作，控制3DP電液換向閥投入工作密封到投入位置，再關閉球閥開啟腔電動閥，關閉旁通閥開啟腔電動閥，至此球閥關閉操作結束。

3.3.3、機械液壓過速保護動作

機械液壓過速保護裝置的機動換向閥的液壓控制信號控制球閥關閉。在球閥液壓控制閥組上，設有外控油口X0和X00。正常狀態下(即機械液壓過速保護裝置未動作)，外控油口X0是通過機械液壓過速保護裝置的機動換向閥1JP與壓力油源相連接，即外控油口X0處于有壓狀態。外控油口X00與球閥全關位置機動換向閥2JP相連接，球閥關到全關位置，外控油口X00通過機動換向閥2JP與壓力油源相通處于有壓狀態;球閥在全關以上至全開位置外控油口X00通過機動換向閥2JP與回油相通處于無壓狀態。當水輪發電機組過速時，機械液壓過速保護裝置動作后，機動換向閥1JP閥位發生切換，外控油口X0通過機動換向閥與回油相通，球閥液壓控制閥組將直接由外控油口X0來的液壓信號自動將球閥關閉，當球閥接力器關至全關時，球閥全關位置機動換向閥2JP閥位發生切換，外控油口X00通過機動換向閥與壓力油相通，操作液動換向閥YP使之發生切換，通過電液換向閥3DP投入工作密封，實現機械液壓過速保護緊急關閉球閥的目的。球閥液壓控制閥組球閥液壓控制閥組圖2 球閥液壓控制閥組

3.3.4、檢修密封的投入和退出

檢修密封的投入和退出是由操作手動換向閥SHP來完成的，該閥旋鈕帶鎖，以防止誤動造成事故。

4、水輪機組固定式球閥控制維結語
球閥控制裝置自研制完成后，通過廠內試驗和現場調試，現已在電站成功運行，我們將對該產品不斷進行改進創新，使其臻于。與本文相關的產品有不銹鋼波紋管密封安全閥