张峰水库输水总干泵站液控止回蝶阀改造

朱双拴

（山西省张峰水库建设管理局，山西 晋城 048215）

1 工程概况

张峰水库工程位于晋城市沁水县郑庄镇张峰村附近沁河干流上，距晋城市城区90km。水库主要向泽州盆地提供生活和工农业用水，兼顾防洪、发电等综合利用。水库工程由枢纽工程与输水工程组成。输水工程包括总干线、一干线及二干线。从总干渠首自流向下游输水，总干一、二级泵站是总干渠上串联运行的2座加压泵站。水流通过一级泵站加压经PCCP管到一级泵站出水池（即二级泵站进水池），再通过二级泵站加压经PCCP管到二级泵站出水池（位于老马岭隧洞口），水流穿过老马岭隧洞后自流输水。一、二级泵站各装机6台（4工2备），单台额定功率1400kW。一级泵站扬程142.5m，二级泵站扬程137.1m。

2 改造前的液控止回蝶阀

张峰水库一、二级泵站液控止回蝶阀安装在泵站出水支管上，在泵站运行中起着重要作用，既作为工作阀门又作为事故阀门。在水泵启动达到额定压力后，阀门缓慢开启，保证水泵平稳运行。停泵时止回蝶阀关闭，既可防止产生水锤现象破坏压力管道，又能防止水倒流而导致水泵高速倒转损毁水泵。

张峰水库一、二级泵站液控止回蝶阀为重锤保压型。液压驱动开启，重锤势能关闭。开阀时，油泵电机启动，电磁阀得电关闭，油泵排出的压力油经单向阀进入液压缸，重锤缓慢升起，蝶阀随之开启。关阀时，电磁阀失电打开，液压缸内液压油在重锤的重力作用下经过快关调速阀和慢关调速阀回油至油缸，蝶阀缓慢关闭。见图1。

一、二级泵站液控止回蝶阀液控装置改造前回油系统只有1个电磁换向阀，在正常停泵和事故停泵时，只能采用同一种操作方式。此种情况下，首先要满足事故停机要求。

图1 改造前的液控止回蝶阀

事故停机时，水泵主机组及控制系统突然失电，水泵叶轮在短时间内停止转动，水泵出口流体大量倒流，使水泵叶轮发生倒转。为了截断多数倒流的水流，防止水泵飞逸倒转，蝶阀需快速关闭至某角度。阀瓣关闭时，由于水流流态的快速变化，将产生水锤。为防止水锤升压，阀瓣快关至某角度后，变为缓慢关闭。

经整定计算，采用两段关闭的规律进行关闭阀门，先快关（用时 12s）至 70°，再慢关（用时 90s）至全关位。

正常停泵也采用上述两段式快慢关阀方式。改造前正常停泵流程为：关液控蝶阀—延时10s—跳机组进口断路器。

3 改造的必要性与可行性分析

3.1 必要性

采用上述两段式快慢关阀方式，满足了事故停泵要求，发生事故停泵概率较小，多数情况下为正常停泵操作。

实际运行中发现，正常停泵时采用两段式快慢关阀方式，液控止回蝶阀快关时压力管道有时会产生异常响动，慢关时水泵持续发生倒转。这些现象的频繁发生，会对压力管道和水泵产生很大破坏。

试验证明，正常停泵时应采用一段式45s匀速关闭止回蝶阀的方式，正常停泵流程调整为：关液控蝶阀—延时40s—跳机组进口断路器，停泵过程中压力管道不再发生异常响动，水泵倒转时间也很短。

因此，正常停泵和事故停泵必须采用不同的关阀规律，以保证停泵时不会对压力管道和水泵产生破坏。一、二级泵站液控止回蝶阀液控装置改造前回油系统只有1个电磁换向阀，仅能实现1种关阀方式，因此有必要对蝶阀进行改造以满足两种关阀方式。

3.2 可行性

一、二级泵站液控止回蝶阀液压系统设计制造满足JB/T5299—91标准。可在原液压管路基础上加装电磁换向阀与回油管，使原来的一路回油改造为两路回油。蝶阀电气控制装置采用PLC，在控制箱内增加与电磁换向阀相应的继电器，可实现对新增电磁换向阀的控制。

4 改造要求

为保证压力管道、水泵和电动机组安全，要求液控止回蝶阀在正常停泵和事故停泵时采用不同的关阀规律。正常停泵时，采用一段匀速关闭的方式关阀，经整定计算，设置关阀时间45s；事故停泵时采用两段关闭的规律经行关闭阀门，即先快关（用时12s）至70°，再慢关（用时90s）至全关位。在正常停泵时，压力管道平稳无异常响动，同时防止水泵飞逸倒转。

5 改造措施（以一级泵站为例）

5.1 液控系统改造

根据改造要求，对液控止回蝶阀液压系统进行了改造。在原来液压系统基础上，增加了一路正常关闭的回油管，在回油路上安装匀速关闭的调速阀；同时增加2个电磁换向阀，分别安装在正常关闭的油路上和事故关闭的油路上，从而在工作停机与事故停机时采用不同的关阀方式。见图2。

图2 改造后的液控止回蝶阀

正常开阀时：1DT得电，阀路关闭；2DT失电，阀路关闭；3DT失电，阀路打开，液压油经单向阀进入液压缸将重锤顶起打开阀门。

正常关阀时：1DT失电，阀路打开，关阀回油经此阀回到油箱；2DT得电，阀路打开，液压油经此管路泄出，重锤按匀速规律下落阀门关闭；3DT得电，阀路关闭。通过调整匀速关闭调速阀YT使关阀时间调整为45s。

事故关阀时：1DT失电，阀路打开，关阀回油经此阀回到油箱；2DT失电，阀路关闭；3DT失电，阀路打开，液压油经此管路泄出。开始时快关、慢关调速阀均泄压，阀门按事先整定的快关时间关阀，当阀门关至设定的快关角度时，快关调速阀前面的角度限定开关关闭，此时油压只经慢关调速阀泄压，阀门按事先整定的慢关时间关阀。根据整定要求，调整为先快关（用时 12s）至 70°，再慢关（用时 90s）至全关位。

5.2 停机流程的调整

改造前，正常停泵流程为关液控蝶阀后延时10s跳机组进口断路器，调整为关液控蝶阀后延时40s跳机组进口断路器。

6 改造效果

张峰水库输水总干一、二级泵站液控止回蝶阀经改造后，实现了正常停泵与事故停泵采用不同关闭方式的要求。正常停泵时压力管道无异常响动，水泵倒转时间不超过5s。满足了改造要求，提高了停泵时管路与机组的可靠性。

7 结语

液控止回蝶阀在保证压力管路与主机组安全运行方面起着重要的作用。根据实际工况，张峰水库输水总干泵站液控止回蝶阀在原液压系统基础上进行了改造，实现了改造要求，节约了成本，提高了机组运行的可靠性。