球閥安裝在水輪機轉輪的前端，其標稱(chēng)直徑一般等于壓力鋼管的直徑。

球閥的直徑按中型水輪機供水閥系列推薦標準為DN500、DN650、DN800、DN1000、DN1300、DN1600、DN2000、DN2400和追加DN2500、DN2800、DN3000、DN3400、DN3500、DN4000、DM600。

球閥的優(yōu)點(diǎn)是水頭較高，閘門(mén)剛性好，撓曲變形小，密封性能好，密封裝置不能磨損，閘門(mén)全開(kāi)時(shí)，其通水孔與配管內徑一致，水力損失幾乎沒(méi)有，采用了柔性密封結構。 由于開(kāi)閉球閥時(shí)所需的操作扭矩小，而且球閥擋板的剛性高于蝶閥擋板的剛性，因此動(dòng)水關(guān)閉時(shí)的振幅小于蝶閥，極有利于動(dòng)水緊急關(guān)閉。 其缺點(diǎn)是外形尺寸大于蝶閥，重量大，結構復雜，制造工藝復雜，成本高。

一般情況下，球閥主要用于高水頭水電站，工作水頭一般為240m以上且低于240m水頭時(shí)，請選擇蝶閥和圓筒閥進(jìn)行比較。 現在世界上制作的球閥zui的大徑達到了4. 6m，制作的球閥中zui的高動(dòng)作水頭達到了1700m。

(1)球閥的主要構成部分和作用；

供水球閥主要由主閥部、驅動(dòng)部、旁通管路、上游合流部、下游伸縮部、鎖定部、支承部、輔助部這8大部分構成(圖24-8 )。

①主閥部分(標配):包括閥體、球體、閥軸及閥座(活塞止水環(huán))等，該部分是閥整體的核心，發(fā)揮開(kāi)關(guān)水流的作用。

②驅動(dòng)部(標準配備):相對于電動(dòng)操作的水輪供水球閥，其驅動(dòng)部通過(guò)作為電動(dòng)裝置的液動(dòng)操作操作供水球閥時(shí)，其驅動(dòng)部分為液壓繼電器和斗桿(擺動(dòng)油缸時(shí))等，該部分發(fā)揮開(kāi)閉主閥的作用。

③旁通管路(推薦采用):有旁通閥、檢查閥(僅旁通閥)、鋼管、彎管等，該部分在閥開(kāi)閉前平衡上下游的壓差，避免在全壓差下開(kāi)閉閥的水錘現象，起到有效降低閥的操作扭矩的作用。

④上游接頭(標配液動(dòng)止水環(huán)式水輪機供水球閥，其馀2種為選購件):用于閥與上游端壓力鋼管的連接，連接方式為通常焊接，確保50?100mm的焊接分配馀量。

⑤下游伸縮節(標配液動(dòng)止水環(huán)式水輪機供水球閥，其馀兩種為選配件):包括插管和活動(dòng)法蘭兩部分，用于閥門(mén)和下游水輪機供水渦輪的連接，連接方式為法蘭連接。 通過(guò)伸縮節的方式，閥自身的檢查維護變得容易，另一方面，也能夠應對溫度壓力的變化引起的配管的軸向膨脹收縮。

⑥鎖定部分(選購件):主要包括上游檢查密封鎖和繼電器鎖。 主要用于防止誤操作引起的閥誤動(dòng)作，保證系統的安全性和可靠性。

⑦支撐部分:包括主閥和繼電器底座，底座通過(guò)地腳螺栓安裝在混凝土腳上，支撐閥的重量，為擺動(dòng)式繼電器提供固定旋轉軸。

⑧安裝部分:該部分用于控制閥的驅動(dòng)部分，向驅動(dòng)裝置供給動(dòng)力源，使閥按照預先設定的程序動(dòng)作。

(2)球閥類(lèi)型的特點(diǎn)

根據閥軸的配置方式可分為立式和橫式，立式球閥結構復雜，運行中存在砂易卡堆積等缺點(diǎn)，被淘汰。 一般應優(yōu)先橫向配置，理由與蝶閥基本相同。 臥式球閥的密封類(lèi)型有單面和雙面兩種，雙面密封可以在不使用壓力取水管的情況下檢查動(dòng)作密封等。

球閥全開(kāi)時(shí)，圓筒形閘門(mén)的通水截面貫穿壓力引水管道，相當于鋼管，水流幾乎無(wú)阻力，水力損失小，不發(fā)生振動(dòng)。 全閉時(shí)，閘門(mén)旋轉90°，用其密封裝置隔斷水流。

球閥關(guān)閉嚴密，漏水極少的止水環(huán)在閘門(mén)運動(dòng)時(shí)不受摩擦，不易磨損的全開(kāi)時(shí)的水流條件好，幾乎沒(méi)有水力損失的開(kāi)閉時(shí)的操作扭矩小(動(dòng)水操作時(shí)只有摩擦扭矩的5%左右的水阻力)，動(dòng)水非常容易關(guān)閉。 但結構復雜，體積、重量大，成本高。

(3)球閥的結構特征

①不銹鋼活塞式止水環(huán)液動(dòng)止水環(huán)式水輪機供水球閥通過(guò)不誘導鋼活塞式止水環(huán)來(lái)密封止水，通過(guò)液壓或水壓來(lái)控制止水環(huán)的投入者和退出(圖24-9 )。 每天

臺閥上設有2個(gè)止水環(huán)，上游側為檢查密封，下游側為動(dòng)作密封。 檢查密封必須設置手動(dòng)鎖定裝置，正常動(dòng)作時(shí)檢查密封為常開(kāi)狀態(tài)，僅在單元檢查時(shí)投入，為了確保下游檢查的安全性，必須手動(dòng)投入鎖定。 動(dòng)作密封件在閥門(mén)關(guān)閉時(shí)投入，球體運動(dòng)前退出，為了保證閥門(mén)在緊急情況下迅速關(guān)閉，閥門(mén)全開(kāi)后動(dòng)作密封件仍處于退出的狀態(tài)。

通過(guò)改變加油(或水)的方向，控制止水環(huán)的動(dòng)作方向以滿(mǎn)足作業(yè)需要。 止水環(huán)和閥體與端蓋之間的密封使用雙重的0環(huán)，通過(guò)設置PTFE擋圈可以減少0環(huán)的磨損。 止水環(huán)的材料通常為不銹鋼12Crl3。

②可更換閘門(mén)密封圈是止水式水輪機，由于球閥進(jìn)水，水質(zhì)差，用于水頭高的電站，故不良工況下閥門(mén)消耗非常嚴重，尤其是密封面磨損非常嚴重。 為了提高閥的維護性，液動(dòng)止水環(huán)式水輪機供水球閥設計成可拆卸閥的密封環(huán)的更換結構，閥長(cháng)期使用的閥密封環(huán)嚴重磨損后，只能更換密封環(huán)，無(wú)需更換閥或另外購入閥

活門(mén)主要由活門(mén)體、密封圈、0形圈、螺釘、定位銷(xiāo)(圖24-10 )構成。 在密封環(huán)中，通過(guò)一組螺釘固定在閘門(mén)體對應部位的密封環(huán)與閘門(mén)體間的密封由零環(huán)保證的定位銷(xiāo)的作用是密封環(huán)與閘門(mén)體的正確定位，從而在更換密封環(huán)后不會(huì )錯開(kāi)與閘門(mén)體的組裝。 密封圈的材料通常為20013。

③更輕量的閘門(mén)結構液動(dòng)止水式水輪機給水球閥通過(guò)多年的實(shí)踐，拋棄了以前常用的完整球閥結構，采用球閥結構，大幅度減輕了閘門(mén)的重量(圖24-11 )。 在節約大量投資的同時(shí)，也可以緩和百葉窗自重對閥殼的影響。

為保證閘門(mén)具有足夠的強度和剛性，液動(dòng)止水環(huán)式水輪機給水球閥在閘門(mén)的相應位置設置了肋，保證了閥門(mén)整體的可靠性。 閘門(mén)材料通常為WCB碳鑄鋼。

④更換止水環(huán)的結構液動(dòng)止水環(huán)水輪機供水球閥獨特的結構，不分解閥門(mén)或從配管上拆下，就能保證閥門(mén)止水環(huán)的維護和更換。

止水環(huán)的尾部設有拔出螺孔，止水環(huán)破損時(shí)，可依次取下伸縮節、端蓋，使用專(zhuān)用工具取下止水環(huán)(圖24-12 )。 修復或更換止水環(huán)后，也可按照與上述相反的順序進(jìn)行安裝。 全過(guò)程無(wú)需拆卸閥門(mén)，閥門(mén)的維護非常方便。

⑤更合理的行程指示棒需要液動(dòng)止水式水輪機給水球閥提供各種信號，以滿(mǎn)足復雜的順序控制需求，止水環(huán)投入和拔出的信號就是其中之一。 因為這是確定快門(mén)是否可以旋轉的必要條件，所以該信號的準確性直接影響整個(gè)光閥的操作的準確性。

以往的行程指示桿通過(guò)螺釘與止水環(huán)連結，能夠使指示桿完全反映止水環(huán)的活塞的動(dòng)作狀態(tài)(圖24-13) 0)，但該結構的缺點(diǎn)如下

a .止水環(huán)、端蓋和伸縮節(接合節)之間需要非常大的定位。 不那樣的話(huà)，就不能安裝操縱桿。

b .由于止水環(huán)沒(méi)有軸向定位裝置，因此使用中有向圓周方向旋轉的傾向，指示棒容易卡住，因此影響止水環(huán)的動(dòng)作可靠性，嚴重時(shí)切斷指示棒。 考慮到這一點(diǎn)，采用了變形的行程指示桿結構。

變形的行程指示桿采用非固定式的構造(圖)

24-14 )擋水環(huán)退出時(shí)，可以直接按下指示桿，擋水環(huán)投入人員時(shí)，可以彈簧的張力驅動(dòng)指示桿。 這種結構可以很好地避免傳統結構帶來(lái)的弊端。

⑥先進(jìn)的伸縮節形式水輪機供水球閥伸縮節由伸縮節插管和可動(dòng)凸緣兩部分構成(圖24-15 )，密封件采用雙重(或三重)橡膠的0環(huán)，為了減少可動(dòng)凸緣的自重引起的0環(huán)的磨損，在各自的0環(huán)后面設置PTFE擋圈是有效的

該結構在兩個(gè)方向都設置了一定的伸縮量，在閥門(mén)正常工作時(shí)，能夠自動(dòng)適應壓力、溫度變化引起的管道軸向膨脹或收縮。 進(jìn)行閥的檢查維修時(shí)(例如，更換止水環(huán)、閥密封件等時(shí))，拆下伸縮節、供水渦旋凸緣和閥部分的連結螺栓，向上游(閥方向)推壓可動(dòng)凸緣，同時(shí)向下游(供水渦旋方向)推壓插管，縮短伸縮節的長(cháng)度，滿(mǎn)足閥裝卸要求的空間 在伸縮節自身的密封環(huán)破損需要更換時(shí)，拆下伸縮節和供水渦旋凸緣的連接螺栓，管不動(dòng)，將可動(dòng)凸緣向上游(閥方向)推壓，直到完全露出0環(huán)槽為止，可以簡(jiǎn)單地更換0環(huán)(圖24-17 )。

⑦滿(mǎn)足微機監視要求的水輪供水球閥可以一組提供電動(dòng)或液動(dòng)PLC控制盤(pán)，液動(dòng)水球閥也可以一組提供液壓裝置。

請在控制面板上設置指示主閥開(kāi)閉的信號裝置。對指示旁通閥開(kāi)閉的信號裝置繼電器指示接通和拔出的信號裝置功能，檢查密封的信號裝置的液壓計、閥前、閥后水壓計。 這些傳感器供應信號，連接控制盤(pán)和中央控制室，實(shí)現閥門(mén)的定位操作和中央控制，滿(mǎn)足微機監視的要求。

⑧滿(mǎn)足動(dòng)水關(guān)閉要求的水輪機供水球閥是根據電廠(chǎng)實(shí)際情況設計的，所有數據經(jīng)過(guò)嚴格的計算和驗證，zui較大限度地保證了運行的安全性，油氣針閥不關(guān)閉，滿(mǎn)足了旁路不公正和緊急關(guān)閉的要求。

⑨檢修孔結構(選購件)針對SDIV900的水輪機供水球閥，根據需要設計檢修孔結構，使閥門(mén)及相關(guān)設備的檢查變得容易。

⑩水輪供水球閥閥軸密封閥軸密封件為運動(dòng)密封件，在閥軸頭設置鋼制的套管，在鋼制的套管的外側設置兩個(gè)密封件，在內側設置兩個(gè)密封件，一個(gè)接近閥體的內圓，采用圓形的o形橡膠密封件，另一個(gè)在閥體的外側采用u形密封件， 該密封結構的優(yōu)點(diǎn)是砂土不進(jìn)入襯套，鋼套拆卸容易，保證閥體旋轉靈活。 給水球閥不拆下閥體就可以更換檢查密封、動(dòng)作密封及軸頸密封。

閥軸和軸承閥軸由鍛鋼制成，在軸承和軸頭密封件接觸的表面堆積不銹鋼層，提高耐磨性，閥軸和閥用螺栓成為一體。 軸承采用德國進(jìn)口DEVA-BM軸承，負荷性能良好。

氣閥的名義直徑為DiV200，安裝在水輪供水球閥伸縮管的頂部。 渦輪殼注水時(shí)自動(dòng)打開(kāi)。 水一進(jìn)入渦旋盤(pán)，其內部的空氣就通過(guò)空氣閥排出到大氣中。 水輪機供水球閥的動(dòng)水關(guān)閉時(shí)，空氣閥向渦旋及伸縮管補給空氣，以免產(chǎn)生真空而喪失穩定性。

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