新型三通球阀在水电厂弧门互保液压系统中的应用

（五凌电力近尾洲水电厂，湖南衡阳 421127）

0 引言

近尾洲水电厂的泄水建筑物为22孔泄洪闸，采用露顶式。布置于主河床位置，泄洪闸坝段宽度358.2 m，左侧6孔泄洪闸采用平底堰，其孔口尺寸为14m×11.5m，堰顶高程为55.00 m，右侧16孔泄洪闸采用WES堰，其孔口尺寸为14m×9.5m，堰顶高程为57.00 m，中间7～14孔泄洪闸设置了从闸室至海漫末端23.00m长的闸墙，并在闸室内设消力池，其属Ⅳ级建筑物。泄洪闸工作闸门启闭机械设备型式为液压传动双吊点式，型号为QHLY－2×800－6.5（16台，力士乐公司生产），QHLY－2×1000－7.8（6台，武进液压启闭机厂生产）[1]。

为保证汛期弧门的安全运行，确保弧门启闭动作率达到100%，2019年通过对弧门液压管路技术改造，设计一款新型液压三通球阀，当出现某一孔或多孔弧门现地控制系统出现重大故障，不能马上修复时，实现管路切换以达到与相邻孤门连接，作为紧急操作弧门使用，为弧门安全运行提供有效保障。

1 弧门液压管路改造方案确定

1.1 弧门液压控制系统互保动作原理设想

以下通过对弧门液压控制系统的分析，设想在原有管路上增设球阀的方式实现相邻弧门液压控制系统互相操作启闭。当事故弧门B球阀操作手柄处在0°位时，2-3段油路连通，1段油路断开，实现正常弧门A油泵向事故弧门B供油；而正常弧门A球阀操作手柄应处在180°位，1-2段油路连通，3段油路断，实现正常弧门A控制事故弧门B起落弧门。正常情况下，弧门操作手柄一直处于90°位，1-3段连通，2段断开，如图1所示。

1.2 存在问题

为实现上述22孔弧门互保液压控制系统动作原理设想，选型球阀的机能形式为0°－90°－180°方向管道互流，才能符合设计要求。通过调查研究，推出以下2个方案：

方案1：按常规安装普通二通球阀，弧门液压系统共有1对钢管外径φ18×2.5、φ28×4、φ34×3管路分别通向左、右油缸，要实现0°－90°－180°方向管道互流的机能形式，则需在三种规格的管路上分别加装3个二通球阀，22孔弧门共需安装396个二通球阀。对于安装这么多球阀，不仅增加大量的工作量，也会使安装后的管道接头漏点大量增加，一当接头泄漏容易造成油污染，也不利于长期的设备稳定运行和维护保养。

方案2：选择国内外标准的3KH、4KH或其他多路三通球阀，则机能形式，达不到设想要求，只能满足0°－90°方向管道互流，如要实现设想原理，还应再加装2个二通球阀，与方案1情况类似。

另外，从环保、设备安全、工作量、检修维护方便等角度考虑，以上2个方案都不是最理想的。

1.3 解决方案

为解决方案1与方案2存在的许多问题，设计一款实现0°－90°－180°方向管道互流机能形式的高压三位三通球阀，是问题的关键。在球阀前期的设计与选型过程中多方与厂家技术沟通仍无结果，一度使弧门互保液压控制系统项目停滞，后经与西德福中国分公司技术人员协商交流，同时咨询德国原厂技术人员，最终取得设计突破。新设计高压三位三通球阀（简称高压三通球阀）从制造成本考虑，新阀体选用国产LBV型多路球阀碳钢阀体，球芯由德国原厂定制加工实现0°－90°－180°特殊功能通道，阀座材料采用特殊的国产POM+MOS2，具有自润滑功能，减少球体和阀座的磨损，延长使用寿命。球阀定型分别与原管路（钢管外径φ18×2.5、φ28×4、φ34×3.5）相对应，确定型号为LBV-3-1618L0001M-P、LBV-3-2025S0001M-P、LBV-3-2528L0001M-P，如图2所示。厂家通过制造样品进行预装，阀门可靠性设计和测试均高于国外DIN EN 12266 测试标准，设计开启寿命10万次，400BAR 压力通过9万次测试，测试结果满足我方技术要求，确保项目的安装质量[2]。

新型高压三通球阀机能形式为代号3通球阀 SO926.1，180°位置，3/3 通，可逆流，非标型号 0°－ 90°－ 180°[3]，如图3所示。

2 弧门液压管路改造后效果

2.1 弧门互保液压控制系统调试

在近尾洲水电厂坝顶22孔弧门液压控制系统管路上分别加装新型高压三通球阀后，项目改造完成后启门调试，调试结果能够满足在一孔或多孔弧门出现故障时，不能立即消缺，可使用备用高压软管与相邻孤门液压管路系统连接，可临时紧急操作相邻孤门启闭落门，确保汛期弧门安全稳定运行（如图4所示）。

2.2 改造后弧门液压系统现场效果图

如图5所示。

3 新型高压三通球阀特点

（1） 新型高压三通球阀结构形式紧凑、占用空间小，加工前在现场进行实际勘察，三通球阀的安装空间和阀柄操作空间不用更改原有管路布置的原则，施工改造便利许多[4]。

（2）三通球阀可以减少阀门及管配件的使用数量，节省空间，简化操作，有效降低成本[5]。

（3）液压管路改造加装三通球阀后，在弧门设备检修中，不用采取以前的检修工艺，检修前要拆卸管路以排除油缸或油箱的液压油，检修容易造成跑油，现在通过切换三通球阀，阻断油缸或油箱的油路，检修比较便利，也非常安全。

（4）新型高压三通球阀接头密封形式采用国内外主流的24°锥形密封形式，连接可靠，运行时间长，密封性能优良。

4 结语

三通球阀在水电厂气系统、水系统、调速器系统应用比较广泛，因其在功能方面表现出的优越性能，是其他两通球阀所无法替代的，新型高压三通球阀的设计与定型，成功解决近尾洲水电厂弧门互保液压控制系统的技术症结，其优越的性能主要表现在减少原有设计的阀门及管配件的使用数量，节省空间，简化操作，有效降低成本。新、老水电厂针对坝项弧门互保液压控制系统改造是从安全出发的主流趋势，而该型三通球阀的功能在其中占有关键位置，在工程项目中可供借鉴与应用。