組合式減壓閥在水電站中應用
摘要：減壓閥的性能，直接影響機組技術供水的品質，影響機組的安全穩(wěn)定運行，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用的實際情況，對兩種類型減壓閥的優(yōu)缺點進行對比分析，進行經驗總結，并結合對ZJY46H型減壓閥本體及其控制回路的改進，說明ZJY46H型減壓閥在高水頭電站運用是可行的。
O 組合式減壓閥概述
電站位于總裝機6 X220 MW，*機組于1992年12月投運，1994年末一期4臺機組全部投運，2000年二期2臺機組全部投運。電站技術供水系統采用單元供水方式，即兩臺機組為一單元，電站初期運行技術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，水泵運行方式設計為循環(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后，采用壓力鋼管減壓供水作為機組技術供水主供水，每臺機組壓力鋼管上設有一個取水口，各自經減壓后接入供水聯絡管。但由于電站投運初期由于河流內泥沙含量較大，導致水泵軸套、密封頻繁損壞，故障率較高，因此在1994年將技術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；加權平均水頭：185 m；額定水頭下的流量：139．8 m3／s；額定轉速：200 r／min；飛逸轉速：363 r／min；機組技術供水方式：自流減壓（主供水）、水泵（備用水）；單機技術供水流量：1300 m3／h；單機供水壓力：0．7 MPa（主機）。
技術供水系統如圖1所示，電廠機組技術供水為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；虛線以下部分為水泵供水系統。3號、4號、5號、6號機技術供水系統與1號、2號機基本相同。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1號機減壓閥和2號機減壓閥，減壓后匯到供水總管，再經濾水器分別供至1號、2號機組技術供水系統。備的檢修及管理工作。房空調用水；在減壓閥出口裝有安全泄壓閥。S102和$202是DN300電動閘閥，控制機組供水減壓閥的啟閉?？偣苌系腟D001是其它機組供水系統的隔離閥，便于各供水系統之間的相互切換。減壓閥的出口壓力整定值為0．7 MPa，再由機組各用用戶閥調至所需的壓力。
2．1 機組設備供水量（表1）
2．2機組主用技術供水更改原因
電廠常年水頭約200 m，就經濟運行的角度出發(fā)，以水泵作為主供水更為合算。原設計就是以水泵供水為主供水。但因泥沙磨損、水泵故障、停機維修等方面的原因，導致運行費用高；同時，因故障停機維
修，導致了電網供電不正常，而且，維修維護工作量大。故于1994年改為自流減壓供水為機組主供水。
電站使用的ZJY46H-25Q型自流減壓系統減壓穩(wěn)壓閥共13臺。其中：ZJY46H一25Q／VDN300×6臺用于主機供水，出口壓力可調節(jié)值為0．3—0．9 MPa，整定值為0．7 MPa；ZJY46H一25QVDN250×2臺用于廠房空調供水，出口壓力可調節(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備和管路系統上，通過調節(jié)將進口壓力降低至某一需要的出口壓力值。當進口壓力或流量發(fā)生變化時，靠介質本身的能量可自動保持出口壓力在一定的范圍內。
Y46T組合式減壓閥的基本性能
（1） 減壓閥調壓范圍：它是指減壓閥輸出壓力P2的可調范圍，在此范圍內要求達到規(guī)定的精度。調壓范圍主要與調壓彈簧的剛度有關。
（2） 減壓閥壓力特性：它是指流量g為定值時，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，輸出壓力隨輸出流量g的變化而變化的持性。當流量g發(fā)生變化時，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
根據使用要求選定減壓閥的類型和調壓精度，再根據所需大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時，應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、出口接反；閥不用時應把旋鈕放松，以免膜片經常受壓變形而影響其性能。
ZJY46H減壓閥是一種利用水壓進行自我調節(jié)的減壓閥穩(wěn)壓閥，在進口壓力和流量產生變化的時候保持出口的壓力和流量穩(wěn)定。其*實現自力控制，調試簡單，運行可靠。
當管道流量為0的時候，減壓閥進入全關閉狀態(tài)，閥后壓力保持低壓（可減靜壓）。
如圖所示:當P1變化時減壓閥的出口首先表現為P2±△P2通過反饋系統出口管傳到控制閥，使Pt=Pk±△P2；從而L發(fā)生相應變化，導致±△Pe的變化，經壓力導管導致Pk的相應變化，Pt與Pk達到新的平衡，主閥的過流面積H相應變化。
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。當流量變化時，減壓閥自我調節(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進行沖洗清理，以防焊渣、氧化皮等贓物流入閥內，影響閥門正常工作。
2、 減壓閥應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，應注意使管路中介質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，應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，以防減壓閥開啟時產生水擊現象損壞減壓閥，當無異常現象后，按順時針方向緩慢旋轉調節(jié)螺釘，將出口壓力調至所需要的壓力（以閥后表壓為準），調整好后，將鎖緊螺母背緊，擰上防護罩。
4、 減壓閥前應安裝過濾器，以防止介質中的雜質進入減壓閥，影響其性能。
5、 安裝的減壓閥前后應有一段直管，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月安裝的德國進口Y43H一25C DN300的先導活塞式減壓閥，因試運行時噪聲、振動、出口壓力波動等原因不能滿足運行要求而停止運行；1996年1月安裝ZJY46H一25Q DN300減壓閥，調試后滿足運行要求投入機組運行；1996年7月，解體檢修ZJY46H一25Q減壓閥時，因發(fā)現ZJY46H一25Q減壓閥的組合式節(jié)流錐嚴重磨損而停運，8月改用廠家改進的抗蝕型堆焊鎳基合金的整體節(jié)流錐后繼續(xù)投運；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和出口壓力安全鎖定系統；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行，因膜片擊穿而停用國外某品牌膜片差壓式減壓閥，恢復使用
ZJY46H一25Q型減壓閥運行；2005年，ZJY46H一25Q減壓閥控制系統控制先導閥改為廠家提供的新型活塞式先導閥，安全運行至今。
發(fā)電總廠機組自流減壓技術供水系統自1996年始，安全運行至今，我們主要做以下幾點工作：
①系統減壓閥合理地選型；
②及時地與制造商作
相關技術的互動；
③供水重點部位的重點巡檢；
④做好減壓閥定期的維護保養(yǎng)工作。
5．1系統減壓閥合理的選型
高水頭電站機組的自流減壓供水系統關鍵在于減壓閥的可靠與穩(wěn)定性。因此，針對以前的經驗教訓
和結合電廠的相關技術參數，我們在減壓閥的選型上做了整體結構、流量特性和壓力特性的工作。
（1）整體結構的選型
ZJY46H型減壓閥的結構如圖2所示：減壓閥由主閥和反饋控制系統組成，主閥上設有安全鎖定裝置，限制了高出口壓力，以防止減壓閥在故障時的出口壓力出現危害性的高壓；兩套互為備用的反饋系統以保證反饋控制系統的正常工作；反饋控制系統的先導閥是活塞式結構，并能在運行工況下反沖排污，排除了控制先導閥被雜質卡阻的可能性；反饋系統的連接管為DN20的不銹鋼管，剛性好。主閥和反饋控制系統相對分離；雙反饋控制系統互為備用；出口壓力安全鎖定裝置成為了減壓閥安全、穩(wěn)定、可靠運行及維護方便的基礎。
（2）ZJY46H型減壓閥的流量特性和壓力特性的適應性
~GB12244—2006減壓閥一般要求》規(guī)定了減壓閥在進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，機組甩負荷時閥前高壓力為2．7 MPa。由于是兩臺機組為—單元的（#,SKTYSC，要求減壓閥達到單臺流量能夠} 浞兩臺機組供水要求。所以對減壓閥要求高。減壓閥的自力調節(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節(jié)腔壓力；只，為反饋系統控制閥彈簧壓力；Pk，為反饋系統控制閥壓力調節(jié)腔壓力； 為減壓閥閥座和節(jié)流錐的開啟高度（相當于主閥的過流面積）。減壓閥正常工況時，只=Pk，在控制閥只=Pk 。此時、主閥和控制閥的閥座與節(jié)流錐開啟高度h是一個定值（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低壓值P2。當尸1上升時，減壓閥的P2+△P2首先表現為上升，其值通過反饋系統出口管傳到控制閥，使只+△ ，△只 與Pk 的力達到新的平衡，控制閥h減?。幌鄳鱌k 壓力增大，經壓力導管，使主閥的尸k+△Pk， =Pk+△Pk壓力達到新的平衡，主閥h減小、△P2值恢復為原P2值。當進口壓力P1下降時，主閥與控制閥的工況則與上述的工況相反。當出口流量p增大時，減壓閥的工況相當于P1下降時的工況。當出口流量p減小時，減壓閥的工況相當于Pl上升時的工況。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：當機組供水量為1 300 m3／h時，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的要求。在單調節(jié)1號機組減壓閥時，將S0115R的開度從50％至100％ 進行調節(jié)（流量變化），P2值變化值為0．7 0．65 MPa，*．05 MPa，滿足（GB12245—2006減壓閥性能試驗方法》誤差不大于10％的要求。從減壓閥的壓力特看：在單調節(jié)1號機組減壓閥時，進口壓力為2．0 MPa。尸2值整定為0．7 MPa，手動調節(jié)S102的開度，使進口壓力在1．5～2．0 MPa變化。P2值變化值為0．7—0．68 MPa，*．02 MPa。滿足（<GB12245—2006減壓閥性能試驗方法》誤差不大于5％的要求。因此，ZJY46H型減壓閥的綜合技術參數滿足電廠運行要求。
5．2及時與制造商作相關技術的互動，促使制造商不斷改進減壓閥運行中的缺陷1996年1月，*臺ZJY46H一25Q DN300減壓閥在電廠1號機組運行，至6月，在運行中發(fā)現減壓閥出口壓力不穩(wěn)定，打開檢查，橡膠組合式節(jié)流錐過流面出現約10％綜合性氣蝕和磨蝕現象。我們及時將此現象反饋給制造商。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，電廠同意后應用。使用期從6個月提高到10年。在此基礎上，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)壓改進成為雙反饋可反沖排污控制系統和出口壓力安全鎖定和抗蝕性能良好的減壓閥。保證了機組自流減壓供水系統的可靠、安全性。
6 結束語
膜片差壓式減壓閥由于存在橡膠膜片易老化，膜片的強度不夠，在管道水錘出現時容易擊穿等缺陷，通過天生橋二級電站使用ZJY46H減壓閥后的運行經驗表明，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等
方面都具有良好的*性，實踐證明，該閥門在天生橋二級電站的應用是非常成功的。
·
6、 減壓閥進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參數】
| 型號 | 公稱通徑 | 公稱壓力 | 強度試驗壓力 | 大進口壓力 | 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 |
| 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標準，鋼制閥門按GB/T9113.1-2000（RF）標準。
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