重锤式蝶阀

一、简介  

重锤式蝶阀是目前国内外较先进的管路控制设备，主要安装于水电站水轮机进口，用作水轮机进口阀；或安装于水利、电力、给排水等各类泵站的水泵出口，代替止回阀和闸阀的作用。工作时，该阀与管道主机配合，按照水力过渡过程原理，通过预设的启闭程序，实现管路的可靠截止，有效消除管路水锤，起到保护管路系统安全的作用。  

二、基本工作原理  

重锤式重锤式蝶阀储备的关阀能量为重锤势能，又分为重锤式自动保压重锤式蝶阀（简称重锤保压型）和锁定型重锤式自动保压重锤式蝶阀（简称重锤锁定型），使用工况主要有离心泵工况、轴流泵工况和水轮机工况等。  

开阀离心泵工况（包括离心式混流泵）：先启动泵，延迟预定时间后开阀。  

开阀轴流泵工况（包括轴流式混流泵）：泵阀同时开启，或先开阀至一定角度，再启动泵。  

开阀水轮机工况：先开启旁通阀平衡压力，再开阀，后开启水轮机。  

各种工况一般均要求在停机或停电的同时关闭阀门。  

基本电液工作原理如下：  

开阀时，电磁阀换向，油泵启动，液压油经流量控制阀、高压胶管进入油缸，推动活塞，带动与之相连的杠杆举起重锤开阀。开阀到位后自动保压系统启动；电机继续给保压蓄能器充压。压力达高压力设定点后，油泵停机。旋转流量控制阀手轮可以调整开阀时间，调整范围为10~90秒。  

系统泄漏，压力降至低压力设定点，油泵电机自动启动，达高压力设定值后停机。  

关阀时，电磁阀换向，油缸内压力油经快、慢关节流阀、高压胶管、电磁阀回到油箱，重锤落下，连杆带动蝶板旋转关阀，迅速切断前约70%行程的大部分水流；后30%行程则缓慢关闭。快慢关角度及各阶段缓冲时间可以根据管道实际工况进行调节，有效消除管道水锤；调整时间为快关2秒~25秒，慢关6秒~90秒。  

启闭过程中，可通过停止按钮使阀门停止在任意中间位置。停止动作主要用于系统调试。  

手动泵主要用于系统调试。在无电或油泵不能正常工作的情况下，摇动手动泵，也可完成阀门的开启和系统的保压。打开常闭截止阀，在重锤势能和动水力矩的作用下，连杆带动蝶板旋转关阀。  

三、结构说明  

重锤式重锤式蝶阀主要分为阀门本体、传动系统、液压站、重锤蓄能机构、锁定装置、电气控制系统等六大部分。  

1、阀门本体  

阀门安装形式为卧式安装。  

阀门本体按密封形式分为金属硬密封（H）和橡胶软密封（X）两大类。  

金属硬密封为三偏心+大偏心结构，密封圈为不锈钢片/柔性石墨复合层叠，阀座为堆焊硬质合金。橡胶软密封为双偏心+大偏心结构，密封圈采用优质丁腈耐磨橡胶，阀座为铜合金或不锈钢。双偏心结构减小了、三偏心结构甚至消除了开关过程中主密封副的摩擦，使阀门启闭轻松、密封可靠，大大延长了密封副的使用寿命。额外增大的一道偏心则增强了阀门的自关闭、自密封性能，即关阀时，加大了的水力偏心力矩协助关闭；到位后，力矩使阀门赿压赿紧。  

流道内各零件结构均为提高阀门的水力性能进行了优化设计，大大降低了阀门的流阻系数。阀体内表面经过精细加工；DN≤1200mm时，蝶板采用流线型平板结构，DN＞1200mm时，蝶板采用双平板桁架式结构；阀轴采用半轴结构；阀轴支撑采用自润滑无铅含油轴承。轴头密封采用自密封V形密封圈。维护时不用拆卸传动装置的任何部分即可对密封件进行调整和更换。  

阀门安装形式为卧式安装。  

2、传动系统  

传动系统由液压油缸、连杆机构和传动支架组成。用于水电站时液压油缸又称为接力器，是阀门启闭的动力执行机构。  

传动系统一般位于沿水泵水流方向的左侧（水轮机水流方向的右侧），也可根据用户要求采用反装型系统，将其置于管道另一侧，但必须在订货时说明。  

重锤式液压油缸为伸缩式柱塞缸。  

老的油缸缸筒内壁加工要经过半精镗、精镗、精铰、滚压等精加工工序，耗费材料多、生产率低、废品率高。本重锤式蝶阀采用了精密冷拔——珩磨新工艺，使缸筒材料的屈服强度、抗拉强度等综合机械性能及耐磨性得到显著的增强，各项技术指标超过了ISO4394/Ⅰ国际标准的规定，生产效率提高近十倍。同时，油缸导向采用引进美国Shamban公司技术的优质复合耐磨材料斯来圈，使配合间的最大静磨擦力降低到基本接近滑动摩擦力，消除了慢关时有可能出现的爬行现象，大大提高了油缸的工作性能和使用寿命。  

油缸上设有快慢关行程调节装置和快慢关时间调节装置。老式的快慢关时间调节节流阀为螺纹传动升降式调节，阀座、螺母座、阀杆包括各道螺纹都必须有较高的同心度，加工精度要求高，而调节螺纹同时又要承受液压推力，使用中很容易造成磨损、卡阻，调节起来很不方便。  

本重锤式蝶阀快慢关时间调节节流阀改用360度循环调节、液压螺纹双重锁紧的方式，取消了升降式螺纹，降低了加工要求；阀杆在360度内循环旋转，即可实现关阀速度快→慢→快→慢的转换，调节到位后靠缸内油压力和锁紧螺母双重锁紧定位。调节阀上还设有指针、标牌，操作者可以清楚地看到速度处于上下限间的什么位置，使用起来十分便利。  

连杆机构、阀杆与键之间加工精细，配合紧密，保证开关无空程。传动支架上设有开度标牌，同步指示蝶板位置；同时配有可靠的全开、全关限位装置，保证无过开、过关现象。  

3、液压站  

液压站包括电机、油泵、手动泵、溢流阀、流量控制阀、截止阀、电磁换向阀、保压蓄能器、压力开关、液压集成块、油箱、过滤装置、高压软管等。  

液压站与阀门、传动系统紧密结合为一个整体，使其占用空间降至最小；但也可以按照机房实际操作需要采取分体式安装。  

电磁阀有正作用型（带电开阀、失电关阀）与反作用型（失电开阀、带电关阀）两种类型供用户选择。  

老式的液压站集成块为平板式结构，保压蓄能器为阀门厂自制的卧式弹簧式蓄能器，结构松散，占用空间大；同时因为截止阀、甚至电磁阀也是阀门厂自行制造的非标件，因为设备、工艺条件的差距，形成了普通阀门厂制造液压元件的尴尬；电磁阀、截止阀的性能成了制约产品质量进一步提高的瓶颈。  

本重锤式重锤式蝶阀改用了我公司技术人员自行设计的立体式液压集成块，结构紧凑，占用空间小；蓄能器采用GB/T2352标准立式蓄能器，截止阀、电磁阀采用上海航海仪器总厂达到国际先进水平的力士乐系列（安装面按DIN24340）产品，实现了元件的标准化，保证了产品的质量，液压系统的保压时间至少在168小时以上。  

4、蓄能机构  

重锤式产品的蓄能机构为举升至一定高度的重锤。重锤用杠杆与连杆相联。阀门工作时，油缸、连杆机构推动阀杆开阀的同时，将重锤举升至一定高度，使其长期保持一固定的重锤势能，一旦管路需要，重锤迅速释放，实现关阀，控制简单可靠。自动保压系统中，当油缸压力不足以举升重锤时，压力开关动作，油泵电机将自动启动补充油压。系统还设置了双重保护功能，即当低压力继电器故障失效，不能控制电机启动时，若重锤下掉，刚一离开全开位，全开位行程开关释放，电机马上启动，实现压力自保。  

5、锁定装置  

为了使系统更加简单可靠，反应更加灵敏，本阀控制系统在充分保证零部件性能的情况下，取消了自动锁定装置，避免了可能出现的误拔锁故障、拔锁不到位故障、拔锁失效故障等，只配备一种简单的手动检修锁定装置。阀门全开工作状态时，若需检修系统，将锁定销手动投入，即可进行液压元件的拆装。检修完毕，系统压力恢复正常，即可将锁定销手动解除，进入正常工作状态。  

6、电气控制系统  

电气控制系统包括电气控制箱、备用电源、接线盒、电缆以及安装于其他部件上的压力开关、传感器和行程开关等。系统动力电源等级为380VAC，控制电源一般为220VAC，也可以根据用户要求选用220VDC、110VDC等其他电源等级。  

电气控制系统分为普通继电控制型和PLC智能控制型两种类型。  

普通继电控制型逻辑运算用继电器来实现；它不仅可以就地操作，也可以接入DCS系统实现远程控制，远程与就地状态用万能转换开关切换。可以接收的远程信号有：开阀、关阀、停止、水泵状态、管道压力（差压）等；输出供远程DCS监控的信号有：阀门开度位置信号（0o、15o、75o、90o）、远程状态信号、油泵状态信号、锁定状态信号、故障信号（电机过载、开阀超时、关阀超时、锁定故障）、阀门状态4~20mA模拟量信号等；除了阀门状态4~20mA模拟量信号外，其余信号均为无源的干接点开关量信号。  

PLC智能控制型逻辑运算用可编程控制器PLC来实现，这不仅提高了系统逻辑运算的可靠性，而且操作简单，便于维护，同时因为其功能的扩展、加上文本显示器、触摸屏等人机界面的使用，使其在智能化方面的优势得到了充分体现。  

PLC智能控制型系统可以设计成每台阀门配备一只控制箱，也可以设计成数台阀门共用一只控制箱。工作状态下，阀门开度、远程状态、锁定状态、油泵状态、油压状态、油温状态、油箱液面高度、以及电机过载、开阀超时、关阀超时、锁定故障等故障信号，均从各个开关、传感器输入PLC，通过人机界面进行监视；系统同时对发生的问题进行分析、发出报警信息或自动采取紧急措施。各种需要调节的参数，如油压保压范围、泵阀联动延迟时间、管道允许开阀差压值等，则可以直接在人机界面的调整菜单下进行设定。  

可编程控制器利用远程通讯接口，可直接通过光缆或电话线路与中央计算机进行远程信息传输，使中控室对系统进行管理和集中控制。对于在偏远地区运行或分散安装的阀门，也可采用无线收发装置进行远程遥控，实现无人化管理。  

控制系统还可配备用电源。一般情况下，当控制系统失电时，阀门自动关闭；当配备备用电源后，控制电源故障时，备用电源自动接入，保证系统以及电磁换向阀的供电，使阀门继续保持在工作状态。只有中控室关阀信号发出时，阀门才随之按程序关闭。