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之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹水電站錐形閥結(jié)構(gòu)原理目前不少水電站為了保證機組停機檢修時,不使河流斷流,保護下游環(huán)境,需要固定錐形閥進行生態(tài)放流,要求有較高的排放系數(shù),確保下游建筑物以及有壓管道經(jīng)濟安全,節(jié)省投資資金。文章對固定錐形閥的常用結(jié)構(gòu)特點進行對比分析,研究各種結(jié)構(gòu)的排放系數(shù),為今后固定錐形閥的選用提供參考依據(jù)。文章介紹了固定錐形閥常用結(jié)構(gòu)特點,并對各結(jié)構(gòu)的排放系數(shù)進行CFD計算對比分析。錐形閥通常作為水輪發(fā)電機組旁通閥的自由排放閥，或是連續(xù)排放流量控制。由于采用倒置錐形柱塞閥芯而得名，簡稱錐形閥，又因其具有優(yōu)異的消能效果，故又稱消能閥。錐形閥除了在流道終端設(shè)置有錐形閥芯之外，所有運動部件全部設(shè)置在閥門的過流通道外部，使得閥**部流道通常順滑，流量大而壓降損耗少，其在整個工作范圍內(nèi)不會產(chǎn)生氣蝕及振動；

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥該閥在整個工作范圍內(nèi)不會產(chǎn)生氣蝕及振動，在小流量時仍具有良好的流量控制效果。其結(jié)構(gòu)為一個固定的倒置錐形，*水力設(shè)計形體及用來降低振動的4個導(dǎo)流翼葉片支撐，流量則由外部活動套管的前后移動來控制，閥體上分別設(shè)有金屬對金屬的閥座和或補充性的軟密封閥座，或兩者構(gòu)成了復(fù)合式的閥座確保密封性能。在排放到大氣中時，水流以寬廣的錐形角度擴散，并分解為稀薄噴淋形態(tài)，將能量消耗在空氣之中。通常根據(jù)實際需求，可以要求控制水流區(qū)域，則在出口安裝一個不同形式的導(dǎo)流罩，這不僅能將空氣與充分水混合，而且還集中流量。 固定錐錐形閥測試的結(jié)果顯示沒有明顯的振動,這取決于水流中的空氣量，當(dāng)固定錐形*開啟時，不論有導(dǎo)流罩或沒有其排放系數(shù)都是0.9左右。安裝在壓力管道出口處、具有錐形出流段的閥門稱為錐形閥。

錐形閥通常作為水輪發(fā)電機組自由排放的旁通閥，或用于連續(xù)排放及流量控制。由于采用了倒置錐形柱塞閥芯而得名，簡稱錐形閥，又因其具有優(yōu)異的消能效果，故又稱消能閥。因常用于農(nóng)田灌溉，又稱為灌溉閥。錐形閥除了在流道終端設(shè)置有錐形閥芯之 外，所有運動部件全部設(shè)置在閥門的過流通道外部， 使得閥體內(nèi)部流道通常順滑，流量大而壓降損耗少， 其在整個工作范圍內(nèi)不會產(chǎn)生汽蝕及振動，在小流量時仍具有良好的流量控制效果。

(2)水電站錐形閥結(jié)構(gòu)原理分類

錐形閥有兩種結(jié)構(gòu)形式，排放型和管中型。

①排放型錐形閥（圖23-62)由一個固定的錐體（由6片經(jīng)過特殊設(shè)計的筋板支撐）和一個可移動的不銹鋼套管組成。流量的控制通過不銹鋼套管前后移動來實現(xiàn)，套管和錐體之間設(shè)有兩層密封（主密封為金屬密封，次密封為橡膠軟密封，實現(xiàn)零泄漏）。

排放型錐形閥工作時，水流以寬廣的錐形角度擴散，由于水流和空氣大面積的摩擦產(chǎn)生霧化（類似雨傘的效應(yīng)），達到的消能效果，使出口水流不直接沖擊地面（或水面）。

如果現(xiàn)場情況要求抑制水流的沖擊范圍，可加裝導(dǎo)流罩（此時為防止出流水回流需加裝兩條補氣管）， 以此起到控制水流沖擊范圍的作用。

排放型錐形閥經(jīng)理論模型測試和現(xiàn)場安裝整閥實測，在運行期間均無明顯的振動。在承壓承流范圍內(nèi)，均能保證無汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。出水水流只會在出口部件邊緣斷裂，不會產(chǎn)生局部氣泡導(dǎo)致閥體振動。 閥門在運行行程中，無論是否安裝導(dǎo)流罩，其排放系 數(shù)和閥門開度均呈線性比例關(guān)系。

二、水電站錐形閥結(jié)構(gòu)原理主要技術(shù)參數(shù)

1.閥體材料：球墨鑄鐵、碳鋼、不銹鋼

2.公稱壓力PN：0.6～4.0MPa

3.公稱通徑DN:200～2000mm

4.強度試驗：PN×1.5

5.密封試驗：PN×1.1

6.使用溫度T:0～70℃

7.連接形式：法蘭、焊接

8.適用介質(zhì)：水、污水

9.操作機構(gòu)：蝸輪、電動、液動、氣動（執(zhí)行機構(gòu)另附使用說明）

10.流量特性

排放型錐形閥具有下列優(yōu)點：

a.    水力條件好，具有較其他閥門低的流阻系數(shù)， 彡=0. 75?0. 83或更低。

b.    結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，所有傳動部件均設(shè)置在閥體之外，一目了然，便于維護檢修。

c.    啟閉力小，操作輕便，可適用于無電源的中小形水利工程場所，可設(shè)置電、氣、液動操作啟閉機構(gòu)，輕松實現(xiàn)遙控或無人值守自動運行。

d.    泄流時噴出水舌為喇叭狀，空中擴散摻氣， 消能效果好，簡單消能池或不用做消能措施，如設(shè)置為淹沒式出流，則水下的消能亦很簡單。

e.    流體通過內(nèi)部6條導(dǎo)流翼進行均勻分割，不會產(chǎn)生漩渦和振動。

f.    其閥門的啟閉或流量控制則由外部套管的上 下移動來帶動錐形閥芯的動作實現(xiàn)控制，套筒與閥體之間通過導(dǎo)向環(huán)和0形圈實現(xiàn)導(dǎo)向和密封，使閥的 流量系數(shù)與閥開度具備一定的比例關(guān)系。

g.    針對不同狀況和壓力的流體介質(zhì)，可以設(shè)置金屬硬密封和氟塑料軟密封。采用高強度合金不銹鋼耐磨閥座設(shè)計的復(fù)合密封結(jié)構(gòu)兼具金屬對金屬硬密封 和軟密封的特性。

h.    可限制發(fā)散角度，使流體分解為稀薄噴淋形態(tài)或環(huán)狀對流達到?jīng)_擊抵消的目的，同時適應(yīng)不同現(xiàn)場的需求。

i.    根據(jù)閥門水平線與中軸線的夾角大小，以180°水平安裝為常見，此外采用的方式有45°， 60°, 90°。

排放型錐形閥的布置與樞紐建筑物有密切關(guān)系， 如布置不妥，將因射流引起對建筑物的沖刷或形成的霧氣給電站的運行帶來麻煩，以及放水時引起的顯著振動，因此，布置形式必須慎重考慮，建議根據(jù)地貌和實際情況，主要從出口方式、安裝方式和發(fā)散方式三個方面入手，合理安排錐形閥的布置。

a.    出口方式的選擇。淹沒式——適合水頭較低的溝渠等灌溉或飲用水系統(tǒng)，出口四周都為寬闊平坦，以沙石地形為主。噴射式——適合水頭較高、陡峭山體場合。

b.    安裝方式的選擇。水平安裝——適合于消能池較薄弱、但場地寬廣、周圍無建筑物。垂直安裝——適合場地狹小或近距離建筑物較多?？蛇x角度安裝——介于水平安裝與垂直安裝之間。

c.    發(fā)散形式選擇。自由發(fā)散型在空氣中自由發(fā)散，根據(jù)水頭大小形成不同范圍的發(fā)散區(qū)域。限制發(fā)散型——利用導(dǎo)流罩有效控制錐形閥的出口發(fā)散程度，用于水頭高，出口狹小，涉及建筑物或其他設(shè)施等；用戶應(yīng)根據(jù)設(shè)計消能池或泄洪渠的具體尺寸選擇合適的導(dǎo)流罩。

②管中型固定錐形閥圖23-63為管中型固定錐形閥的結(jié)構(gòu)圖。管中型錐形閥主要由閥體、噴管、 套筒閘、錐體、浮動閥座、速度導(dǎo)流器、能量導(dǎo)流器 (按需要配備）、驅(qū)動機構(gòu)等組成。

水電站錐形閥結(jié)構(gòu)原理管中型固定錐形閥特點如下：

a.    具有開啟度-流量系數(shù)的線性特性；

b.    汽蝕能有效控制，固定錐形閥座后端*的錐形，使汽蝕發(fā)生的部位不在噴管的管壁上，閥門后端的速度和能量導(dǎo)流器，使汽蝕區(qū)域與閥體金屬壁分開，氣泡在閥體內(nèi)破裂，而非在閥體金屬壁破裂，閥門免遭汽蝕破壞；

c.    振動小，當(dāng)閥門開啟度小于10%，也不會振動；

d.    浮動閥座及金屬密封設(shè)計，保證了密封效果， 延長了閥門的使用壽命；

e.    低流阻損失，可再較低壓差下，滿足流量控制的要求；

f.    驅(qū)動機構(gòu)位于閥體外部，操作力矩小，維護容易；

g.    閥門抗阻塞能力強。

管中型固定錐形閥抗汽蝕機理如圖23-64所示。 當(dāng)水流經(jīng)過閥座與套筒閘進入氣泡形成區(qū)時，由于水流速較快，壓力較低，水形成微小氣泡，氣泡不斷地融合形成較大的氣泡，氣泡隨水流進入能量導(dǎo)流器前的爆炸區(qū)時，水流速急劇變換，且能量導(dǎo)流器的阻力 作用使壓力升髙、氣泡破裂，含較少氣泡的水大部分流經(jīng)導(dǎo)流器進入下游管道，避免汽蝕對下游管道的破壞。較小部分水流回流至速度導(dǎo)流器外圍，被氣泡形成區(qū)的低壓水流，通過速度導(dǎo)流器的小孔吸人導(dǎo)流器內(nèi)部，形成保護速度導(dǎo)流器表面環(huán)狀水流，同時保護閥體免受汽蝕破壞。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥