水电站机组尾水管排水阀设计优化

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摘 要：水电站机组为了机组流道内设备检修的需要，都设计有尾水排水阀，机组尾水管内设备检修时，通过排水阀将尾水管内的江水排空后，即可开启进人门对设备进行检修维护。排水阀在设计时，只设计有一层金属密封，防止江水渗漏至检修廊道中，然而在实际工作中，排水阀的金属密封面在化学作用、冲击等外部因素作用下，很容易失去封水作用，导致排水阀出现漏水现象，这不但给整个电站的安全运行带来了一定的风险，而且金属密封现场修复难度巨大，也给电厂造成不小的经济损失。

关键词：机组；排水阀；漏水；优化

1、概述

水电站大型水轮机组在设计时，为了机组流道内设备检修的需要，都设计有尾水排水阀。机组运行时，排水阀处于关闭状态，可以阻止江水进入电站机组检修排水系统中的排水廊道；机组检修时，待上、下游检修门落下并关严后，通过液压活塞开启排水阀，这样尾水管内的江水通过排水阀后进入机组检修排水廊道，由机组检修排水泵排至电站下游尾水，待尾水管内江水排空后，就可以开启机组尾水管进人门，对机组流道内设备进行检修作业。

为了快速、高效地排尽尾水管内的江水，尾水排水阀大多设计有两个，且对称布置在机组尾水管的最低点，其阀盘的安装位置与机组下游尾水位约有30-60m的高程差。

2、机组尾水排水阀现有设计结构

现有尾水排水阀在结构设计上，阀盘与底座之间通过一层锥形金属密封可阻止江水通过，机组长期运行后，在水流侵蚀、外力撞击等作用下，金属密封面老化、受损后，就会失去密封作用，导致排水阀漏水，如果电站布置机组较多，且漏水现象比较集中的话，可能会引起机组检修排水泵频繁启动。不但影响到检修排水泵的工作寿命，漏水量过大时甚至可能影响到机组的安全运行，更严重者可能造成水淹厂房的重大安全事故。

3、此类尾水排水阀存在的主要问题

3.1、阀盘与底座之间密封面为锥形设计结构，虽然二者接触时有自对中作用，但是为了达到良好的止水效果，在设备机加工阶段二者的锥面必需要有较高的精度和同心度，不然将严重影响到密封效果；

3.2、阀盘及底座在运输及安装阶段不能有任何的损伤和变形，特别是密封接触面，另外设备安装时，阀盘与底座的水平度和同心度必需高度一致，不然无法确保设备安装质量；

3.3、由于排水阀长期处于水下，在化

学侵蚀的作用下，金属密封面可能会出现老化，密封逐渐失效，致使排水阀漏水；

3.4、机组尾水管排水时，密封接触面在固体物品的撞击、刮蹭下，密封面容易受伤，严重时，会导致设备损坏，并失去密封作用，且密封现场修复难度大、工期长，经济成本较高；

3.5、排水阀关闭时，江水中的固体颗粒物，夹杂在接触面中间时，易导致排水阀无法正常关闭。

4、机组尾水排水阀的设计优化

针对以上问题，需要对现有的排水阀的结果进行设计优化，以降低设备的安装维护难度及后期维护成本，提高设备的工作过可靠性及工作寿命。

4.1新排水阀设计结构

如图1所示，在原有排水阀设计结构的基础上，再在阀盘底面与阀座之间增加一层凸型橡胶密封板，同时对凸型橡胶密封与阀盘底部的接触面进行精加工处理，以增加二者接触后的严密程度，这样新排水阀就具有两层止水效果，大大提高了排水阀的工作可靠性，同时新设计的凸型橡胶密封，在其出现故障后，可现场对其快速更换，节省了设备检修工期和成本，也降低了设备修复难度和劳动强度。

4.2凸型密封板的设计和安装

凸型密封板的“凸出”部分为半圆形设计结构，整个密封采用粘接的方式形成完整的圆环之后再进行现场安装，安装时通过沉头螺钉将其与内、外侧压板固定在底座上，沉头螺钉安装到位后，不能高于内、外侧压板上平面，防止排水阀关闭时，阀盘被顶住无法向下移动；

密封安装到位后，“凸出”部分，要高出内、外侧压板4mm，其两侧应与内、外侧压板之间各有1mm间隙，在密封被压缩后，使其有充足的填充空间，同时，排水阀完全关闭后，阀盘底部不锈钢接触面与内、外侧压板之间要保持有1mm间隙，这样可确保排水阀与密封接触后能够正常关闭，而不被压板顶住。

4.3阀盘精加工处理

排水阀机加工阶段，根据新设计要求，应严格控制各部件价格尺寸，特别注意是排水阀密封接触面应进行精加工处理，接触面上应镀上厚度不小于5mm的耐腐蚀性不锈钢，防止接触面被侵蚀后，影响密封效果；再者在设备安装阶段，应防止不锈钢密封面受到外力冲击而受伤，影响到设备密封效果。

5、新排水阀结构优点

5.1排水阀关闭后，在油压和水压的双重作用下，双层密封设计结构，使其工作可靠性更高，即使锥形密封面受损或因江水中泥沙等颗粒物较多夹杂在接触面之间致使排水阀出现轻微漏水，在凸型密封的作用下，仍然可以阻断江水，保证排水阀能正常工作；

5.2凸型密封板的设计材质为氟橡胶，耐压及耐腐蚀性更高，密封寿命更长，设备可靠性更高；

5.3若阀盘底座上的不锈钢接触面轻微受损后，由于凸型密封板具有良好的补偿性，仍然可有效地阻断江水渗漏；

5.4、在双层密封都失效的情况下，现场可以更加快速地更换凸型密封板，不但节约了设备检修工期及成本，而且大大地降低了劳动强度。

6 结束语

优化后的电站机组尾水排水阀，解决了实际工作中，排水阀无法一次关闭，且关闭后仍然有漏水的问题，不但降低了多机组电站出现安全风险的机率，而且提高了设备可利用时间，创造了更大经济价值。

参考文献

[1] 付康. 向家坝水电站蜗壳排水阀在安装过程中出现的问题及处理方案[J]. 黑龙江科技信息，2012（7）：56-58.

作者简介：张红伟（1980.9--），男，河南平顶山，工程师，主要从事水电厂设备检修工作。