DN800液控蝶阀投标方案及技术参数

DN800水轮机进水蝶阀投标方案

一、投标方案说明

概述：

根据招标文件要求，我公司在系统分析和周密计算的基础上，认真设计了技术投标方案。在方案中，对阀体、蝶板、阀轴等主要部件或部位进行了有限元应力分析，使这些部件具有足够的强度和刚度；对液压电气等关键元器件选配了国际著名品牌产品，并考虑了良好的匹配性；对总体结构进行了系统优化，使设备的整体技术水平达到当前国内先进水平。本次投标的进水阀及其附属设备为我公司的成熟产品，主要分为机械、液压、电气三大系统，其技术特点分述如下：

1.进水蝶阀型式及说明

(1) 蝶阀型式与主要特征

进水主阀采用储能式全液控自保持卧轴金属密封双偏心液动蝶阀，阀体和蝶板之间的密封为不锈钢对不锈钢金属硬密封，并配置油压操作系统、接力器、旁通管及其旁通阀与检修阀、空气阀、管路、阀门、控制装置以及进水阀上游短管和下游侧可拆卸的伸缩节。进水主阀采用接力器液压开启及关闭。

(2) 主要参数

◆蝶阀公称直径800mm

◆操作方式接力器油压操作

◆操作油压16MPa

◆额定工作水压(含升压) 2.5MPa

◆旁通阀直径80mm

◆全开时阻力系数0.12

◆双偏心，具有自关闭性能

◆接力器直缸摇摆式接力器

(3) 水轮机进水蝶阀安装在压力钢管与水轮机蜗壳进口段之间，作为机组正常停机和

事故停机动水截断水流的设备。

(4) 为方便进水蝶阀的安装、拆卸和检修，在进水蝶阀的下游侧，设一伸缩节。

(5) 蝶阀设计压力为2.5MPa。

(6) 在阀门两侧压力差为30%最大静水压时，阀门正常开启。

2.位置和起吊

(1) 进水蝶阀的最终布置结构尺寸满足利用电站厂内桥机、蝶阀吊物孔起吊伸缩节和

整体起吊进水蝶阀的要求。进水蝶阀及附属设备的部件设有起吊螺栓。

(2) 进水蝶阀及附属设备初步设计外形尺寸、安装布置图随投标文件一起提供。

3.设计规范和运行条件

进水蝶阀的设计和制造符合GB/T14478《大中型水轮机进水阀门基本技术条件》及其引用标准，DL/T746《电站蝶阀选用导则》及其引用标准，以及招标文件规定的技术要求，并以高要求为准。

4.设备刚强度

进水蝶阀及附属设备承受水压部件具有足够的强度和刚度来承受任何运行工况和过渡工况可能发生的最大水压和试验水压而不产生任何损坏或有害变形，进水蝶阀在紧急事故情况下开启或关闭过程中，各部件及附属设备不会产生强烈振动或其它异常现象而引起损坏。

在整个设计中使用大的安全系数。特别是承受交变应力、冲击、脉动和振动的零部件更为可靠。在设备额定运行工况下，材料应力不超过下表所列规定。在正常工作工况下，铸铁最大剪应力不超过19.6 MPa，其它黑色金属的最大剪应力不超过许用抗拉应力的60%，阀轴轴颈的最大扭剪应力不超过许用抗拉应力的50%。

在最大水头下，动水关闭时，各部件材料的最大允许应力不超过屈服强度的50%。

最大许用应力

5.切断能力

进水阀在正常情况下，进水蝶阀在水轮机导叶全关情况下开关；非常情况下，进水蝶阀允许在不平衡水压力下开启，且不产生强烈振动。允许进水阀开启的最大不平衡水压不小于其承受的最大静水压的30%。进水蝶阀能在最不利的运行条件下和水轮机导叶开启的情况下动水关闭，可靠的切断水轮机流量，关闭时间10~90s（可调），关闭时无有害的振动。

机组正常停机或检修时进水蝶阀能可靠而严密的关闭。关闭应灵活、平稳、准确。

6.控制条件

进水蝶阀状态信号以空接点送至计算机监控系统。

7.开启和关闭时间

进水蝶阀开启时间和关闭时间能在下述范围内分别可调，并应有可靠的方法锁定调整装置。

全行程开启时间10～40s可调

全行程关闭时间10～90s可调

8.水头损失和漏水量

进水蝶阀全开时，在额定流量下的水头损失小于0.15m水柱。

在最大工作水压（包括升压水头）2.0MPa下，蝶阀全关时，最大漏水量初期不大于2L/min(包括旁通管漏水量)。

9.接力器漏油量

操作机构压力油油温20℃时，质保期内活塞任一侧的漏油量不大于1L/min。

10.进水蝶阀系统的可靠性

(1) 首次无故障间隔时间（自现场验收合格后起）25000h；

(2) 无故障连续运行时间＞45000h；

(3) 每年允许的开、关次数＞1200次（每开、关为一次）；

(4) 可利用率：第一年不低于99.5%，以后每年为100%；

(5) 大修间隔时间＞10年；

(6) 退役前的使用年限＞40年。

11.结构和材料

(1) 蝶阀整体运输至本工程工地现场。本次投标设备采用的所有材料是新的合格的材料。

(2) 阀体

阀体设计计算采用国际先进的设计软件-美国PTC公司三维软件PROE软件进行三维实体造型、有限元分析、结构优化，使阀体结构更趋合理，受力分布更趋均匀，保证阀体有足够的强度和刚性，将各部分受力控制在许用范围之内，并留有足够的安全裕量。

阀壳材料为WCB优质铸钢，整体框架式结构，在阀体外部设有双肋板复式加强梁，能够将最危险工况时阀体的变形控制在许用范围内，在设定工况下不会产生漏水和变形。

阀体采用双法兰连接型式，两法兰面各设有密封圈，保证阀门安装后法兰面无渗漏。

阀壳外部有位置指示器，阀壳上配有限位装置，以限制开启与关闭位置。

阀门底座：阀门有一整体的支承底座，该底座按传递全部垂直载荷和动荷载设计。垂直载荷包括法兰联接的延伸管重量，阀体容纳的水体重量和从阀门操作机构传到钢支墩支座上基础底板的推力；动荷载包括动水关闭时水平、垂直振动荷载。基础板和垫板，地脚螺栓等都随进水阀提供。阀门支承底座上的地脚螺丝孔接触表面加工平滑，允许滑动。

(3) 配套提供埋入混凝土墩的基础螺栓及上/下游侧法兰（配对提供）及法兰连接所需的全部螺栓、螺帽、填料和垫层等。

(4) 活门、阀轴及阀轴轴承

活门材料为铸钢WCB。密封结构采用双偏心、平板桁架过流型式，具有自关闭趋势。其构件受力合理，设计计算采用有限元分析法，具有足够的刚度和强度。并留有充裕的安全

裕量。活门能承受规定的条件下，关闭时作用在它两侧的全部压差。为使弯曲变形最小，活门设计使其坚固，并在其体内有足够的加强肋板。

活门轴颈设整圈的实心密封圈，活门下游设密封圈，门下游为工作密封，活门阀轴的轴承采用自润滑轴承。

活门与阀轴采用安全、可靠、便于检修的连接方式，活门流道的形状具有良好的水力特性，过流表面经过打磨处理，以减小水头损失和水力振动，并具有必要的水力自关闭措施。

阀轴采用两个半轴的形式，材料采用2Cr13不锈钢锻造，阀轴与轴承及轴承密封接触面均采用不锈钢套结构，具有足够的刚度和强度，还具有良好的耐腐蚀性能。阀轴伸入蝶板中并用骑缝销安全地紧固在活门上，轴外端由阀体上的轴承支撑。

为克服频繁运动产生的轴端磨损，阀轴密封采用防漏双重结构，O型密封圈及Y型密封件组合件，具有较高的弹性、自密封性和耐磨性，能有效地防止泥沙进入轴承内，满足使用要求。当长期使用产生一定的磨损后，可通过调节填料压盖上的调节螺钉仍然可以保证满意的密封效果。

水轮机进水液动蝴蝶阀阀轴的运动条件是低速度、重载荷。阀轴轴承的选择至关重要。本方案中，采用无油自润滑复合钢背轴承。该轴承以钢板为基体，球形青铜粉为中间层，改性塑料为摩擦表面层，并牢固结合为一体的三层自润滑轴承材料。轴承工作时，固体润滑剂在轴承表面形成固体润滑膜，实现无油自润滑，停机时，可减弱摩擦副金属间接触，因而减小重新启动的阻力，即使在很高的载荷下，也能取得很好的效果。具有无油自润滑、耐磨损、耐腐蚀、摩擦系数小（干摩擦0.1～0.15）、使用寿命长（使用寿命达10年以上）等特点。

(5) 上游端钢管法兰带长500mm钢管与进水压力钢管焊接;下游端由蝶阀后伸缩节的法兰与水轮机进水管法兰用螺栓连接，材质采用16Mn钢，壁厚15mm。法兰止口密封材料采用丁腈橡胶。

(6) 蝴蝶阀采用金属密封结构，密封副在下游出水端。由于蝶板采用双偏心结构，具有自关闭性，因此，开阀时两密封面会很快脱离，摩擦行程非常短，能有效地保护蝶板上的金

属密封圈；关阀时，只要有初始力的推动，（无执行器阻力条件下）仅靠水力和油压作用和就能实现关闭。阀体不锈钢密封圈耐蚀耐磨，使用寿命长。可在不拆卸阀体的情况下检查蝶板密封，压紧量可调。在任何运行工况下进水阀不会破坏密封。蝶板全关时在水压作用下，蝶板密封圈更贴紧阀体密封圈，使之密封效果更好。优化了阀门的细部设计，使阀门密封性

能好、水力损失小，操作维护更方便。

(7) 旁通阀及其管路

进水阀配设旁通管路，并成套提供液动旁通阀和上游侧的手动蜗轮操作检修阀。旁通阀

管路及阀门按2.5MPa的压力设计，并具有足够的刚度和可靠的支撑措施。

旁通阀能在最大静水压差水头下开启和关闭，开、关时间不大于20s，并装有“开启”

和“关闭”限位装置与开关，每个限位开关配有两个电气上独立的接点回路。

检修阀采用手动蜗轮传动的蝶阀。旁通管路为无缝钢管，采用螺栓法兰联接，成套供给

管路支承座、螺栓、螺母和垫圈，为了便于安装拆卸，在管路上安装一个合适的伸缩节。

(8) 空气阀位于阀门下游侧连接管的顶部，空气阀采用弹簧可调浮筒式进排气阀，直径为80mm，能满足充水时排气和进水阀动水关闭时补气的需要。空气阀的开关自动、可靠，关闭后严密不漏，密封性能良好。

(9) 伸缩节

进水阀下游侧采用伸缩节与蜗壳进水管用法兰连接，伸缩量为30mm. 伸缩节采用带密封套管式结构，有利于进水阀的安装和拆卸，能抵消由于温度变化或动水关闭引起的轴向位移。下游侧伸缩节的设计制造符合“GB/T12465”《管路松套伸缩接头》的规定。伸缩节配套提供全部必需的密封、垫片、连接螺栓和螺母。

(10) 锁锭

操作系统采用带液压锁定装置的摇摆接力器，在蝶阀全关时能可靠地锁定阀体的关闭状态;在曲柄头部设有可靠的机械锁定装置，确保安全。锁锭应能手动和自动投入和拔出。机械锁锭装置具有足够的强度，能承受接力器的最大操作力。在进水阀的开关程序中，锁锭的动作准确、可靠，锁锭未拔出，进水阀不能操作。

12.油压装置

油压装置由液压站和操作机构及管路组成，液压站含皮囊式氮气蓄能器、油泵机组、集成油路块、回油箱、阀门、表计、自动化元件、液压附件等; 操作机构含接力器、锁定油缸、旁通阀油缸等。

操作机构具有足够的操作容量，能在最小油压下，平稳转动活门一个全开或全关行程。操作机构能在机组发生事故时，在动水情况下，紧急关闭阀门。在接力器的开启和关闭腔的进口应装设节流装置，以调节进水阀的开关时间,节流装置稳定、可靠。

油泵机组有2台电动机，由PLC控制，正常时交替工作，故障时同运转。油泵出口有电磁溢流阀、单向阀等。

1)油泵每分钟的供油量不小于接力器总有效容积的0.65倍,油泵由低起动电流的三相感应电动机直接驱动,并可连续工作。

2)油泵配有卸荷阀、安全阀、截止阀、止回阀和用于自动起停油泵的压力继电器。当压力达到最大正常工作油压时,卸荷阀动作,将油泵输出的油排入回油箱。安全阀有足够的容量。

蓄能器的总容积＞4.5倍进水阀接力器的总容积，能满足进水阀关－开－关三次动作，其中最后一次关闭不启动油泵，且关闭后的压力不低于最低允许油压要求。蓄能器出口装有截止阀、压力表、压力变送器等。

回油箱容积能容纳进水球阀操作全部油量的3倍，其上设有检修或清理用的进人门、空气滤清器、放油阀、便于拆卸的滤油器等。回油箱经热渗透试验合格。

操作机构及其接力器能在机组任何运行情况和发生事故时，以事故低油压按预定的关闭规律动水关闭进水阀。

13.控制系统

1）蝶阀装置控制方式: 中控室微机遥控和现场操作两种方式。

进水阀控制柜采用PLC对进水阀及其附属设备（锁锭、旁通阀等）进行自动控制。PLC控制柜配有与电站计算机监控系统相接的通讯接口。

进水阀控制柜由机械液压部分和电气部分组成。电气部分由可编程控制器（PLC）、继电器、信号灯、操作开关和按扭等组成。进水阀的逻辑控制由PLC实现。PLC选用可靠性极高的国际知名品牌德国西门子生产的S7-200系列，体积小、速度快，扩展性良好，抗干扰能力强，能适应恶劣的工业环境，平均无故障时间达三十万小时以上。上传微机监控采用电气硬接点和数字通讯接口RS485。PLC的I/0控制点冗余，裕量15%。电气硬接点采用双对接线。除提供RS485与上位机通信外，还提供足够的无源接点输出，以实现监控系统对进水阀的远方监视和远方操作，满足水力发电厂自动化设计技术规定DL/T 5081—1997第4.2条规定。

接线和端子:进水阀控制柜接线盒内端子排布置合理，排列整齐，便于接线，并有明显标记。端子排的端子数量留有 20%的余量。进水阀控制柜的电气接线供应至柜侧端子排；进水阀现地自动化元件（行程开关、压力信号装置等）的电气接线供应至进水阀现地接线盒，接线盒由我公司方提供。

进水阀控制柜的设计满足以一个指令即可完成进水阀从全开位置至全关位置、或从全关位置至全开位置的全过程操作。

进水阀控制柜设置“现地/远方”切换开关、按钮、信号灯等控制器具，并予留远方控制接口。

2）蝶阀设置下列装置信号和位置指示:

○1阀“全开”和“全关”;

○2旁通阀“全开”和“全关”;

○3锁锭“投入”和“拔出”。

3）设置电气控制柜，具有以下功能:

○1满足“中控室微机遥控”和“现场操作”两种控制方式要求;

○2正常开、停机过程的程序控制;

○3事故紧急停机过程的程序控制;

○4阀“全开”和“全关”位置的锁锭“手动”或“自动”控制;

○5控制和保证油压装置的油压在规定范围内，油泵电机应主、备控制，交替运行，又可同时启动、同时停止;

○6开关电源采用主、备工作方式，交流220V和直流220V同供电，无扰动切换。开关电源性能稳定，质量优良。

4）断路器、接触器、继电器、接近开关、行程开关等电气元件、液压元件采用性能

先进，质量可靠的知名品牌厂家。

14.工作原理

开启阀门：得到开启指令后，先开启液动旁通阀，旁通阀泄流使主阀门前后压降下降到

正常值的30％时，压力继电器动作，然后主油缸开启油路接通，电机启动，油泵产生压力油，压力油进入接力器开启腔推动油缸活塞运动，通过机械传动装置使主阀门作开启运动，开到全开位置时行程开关动作，开启动作自动停止，旁通阀关闭，开启过程结束。

关闭阀门：正常关闭阀门时，释能阀开启，主电磁阀换向，蓄能器压力油进入接力器关闭腔推动油缸活塞反向运动，关闭阀门，全关后指示灯亮。

紧急关阀时，释能阀开启，主电磁阀换向，蓄能器压力油直接进入接力器关闭腔推动油

缸活塞反向运动，关闭阀门，全关后指示灯亮。

注：紧急关阀优先级最高，不受现场、远程选择的限制。

蝴蝶阀只能停留在全关、全开两个位置，不得在任何中间位置作调节流量之用。

二、设计制造标准

产品质量满足JB/T56078《大型水轮机产品质量分等》中一等品的要求

设计制造标准

(1)大中型水轮机进水阀门基本技术条件GB/T14478-93

(2)水轮机进水液动蝶阀选用、试验及验收导则DL/T 1068-2007

(3)水轮发电机组安装技术规范GB／T8564－2003

(4)液压机安全技术条件JB／3915－1985

(5)SG1系列双作用单活塞杆液压缸 JB5123－91

(6)法兰连接金属阀门结构长度 GB12221－89

(7)钢制阀门的一般要求 GB12224－89

(8)通用阀门法兰和对夹式连接蝶阀 GB12238－89

(9)钢制压力容器 GB150－1998

(10)通用阀门标志 GB12220－89

(11)标牌 GB／T13306－91

(12)阀门清洁度和测定方法 JB／T7748－95

(13)电站蝶阀选用导则DL/T746

(14)通用阀门压力试验 GB/T13927-92

(15)工业用阀门的压力试验 GB4981

(16)通用阀门，供货要求GB/T12252

(17)水电站压力钢管设计规范 SL281-2003

(18)包装储运图示标记 GB191-90

(19)钢焊缝、手工超声波探伤方法和探伤结果分析 GB/T11345－1989

(20)液压系统通用技术条件 GB3766－83

(21)工业电气设备通用技术条件 GB5226.1－95

(22)汽轮机油GB11120

(23)水轮机调速器与油压装置试验验收规程GB/T9652.2

(24)碳素钢铸件GB5676

(25)优质碳素结构钢GB699

(26)普通碳素结构钢GB700

(27)低合金结构钢GB1591

(28)碳素钢板（压力容器用）GB6654

(29)碳素钢板GB912

(30)不锈钢钢板 GB3280，GB3281

(31)不锈铸钢JB/ZQ4299

(32)无缝钢管GB8163

(33)不锈钢无缝钢管GB2270

(34)旋转电机基本技术条件GB755

(35)其它部（委、局）颁布的与进水蝶阀、压力钢管进口检修蝶阀设计和制造的相关标

准

(36)阀门的包装、运输和保管符合GB191、JB626和JB2759等相关标准、规范的有关规

定。

三、设备生产工艺

在进水蝶阀及液压系统的设计和制造中，我公司用优良的工艺方法并用最好的工艺实践来进行和完成；所有工作由相应职业和行业中的熟练人员来完成。所有零件精确地加工到标准规格，以便于更换和修理。

设备主要部件的制造工艺流程、组装工艺流程实施方案

(一)、焊接：阀体阀座，蝶板轴座等异种材料焊接性能较差的部位采用J607焊条焊接，并且焊接前预热，焊后回火，能有效的防止产生焊接裂纹；一般部位采用CO2气体保护焊

接。焊接时采用支撑或反变形的工艺方法控制焊接变形量。

(二)、检测：采用超声波探伤，能及时发现焊接缺陷，并用碳弧气刨清除掉，再重新施焊。

(三)、热处理：将焊接后的零件在大型台车式电阻炉中进行退火处理，消除焊接产生的内应力。

（四）、表面处理：对工件表面进行喷丸处理，清除表面的氧化层，并在一小时以内涂刷防锈底漆，增强油漆的附作力。

（五）、机加工：在数控立车上对阀体、蝶板及活塞缸体等零件进行精加工，对于密封面和活塞配合面用抛光机抛光，保证其尺寸精度和表面粗糙度。

阀体、蝶板的轴孔加工，采用大型镗孔定位夹具定位，并在数控双头镗铣床上加工，保证两轴孔的同轴度和尺寸精度。

蝶阀硬密封副——活塞环及金属密封圈，在数控立车上对异形面精车后，用抛光机抛光，保证其尺寸精度和表面粗糙度，然后进行氮化处理，增强硬密封副的表面硬度、耐磨性、耐蚀性及疲劳强度。

（六）、装配：在专用大型装配台上进行装配，保证配合处的间隙调整及清洁度要求。

（七）、检测：在大型试压中心进行壳体和密封承压试验，检测产品的强度及密封性能，同时对活塞环进行动作模拟试验，保证运动自如无卡阻、爬行。

(八)、调试：安装在大型水轮机调试台上，对蝶阀的液压系统，控制系统及整体的动作进行调试，保证各项指标达到要求。

四、进水阀试验

(一) 进水阀工厂试验

（1）设备发货前，在厂内按有关标准、规格和合同的规定对进水阀进行组装和检验。我公司将厂内试验报告、测量记录等资料，提供给工程师审查。

（2）对各部件主要尺寸和装配尺寸进行检验。

（3）进水阀、旁通阀体及其附件受水压的部分按GB/T14478《大中型水轮机进水阀基本技术条件》及GB/T13927《通用阀门压力试验》的规定进行水压试验。

（4）进水阀在厂内总装后进行漏水试验和耐压试验，试验压力根据规范要求进行。进水阀最大泄漏量不得超过GB/T14478《大中型水轮机进水阀基本技术条件》中规定的标准。（5）主要部件、试验要求见下表2.4.5标有“*”号试验项目通知招标人代表参加。

（二）进水阀现场安装试验

进水阀安装调整完毕后进行现场试验，试验按GB/T14478《大中型水轮机进水阀门基本技术条件》与GB/T8564《水轮发电机组安装技术规范》的要求进行。此外，我公司允许发包人在阀门保证期内进行进水阀动水关闭试验，我公司在进行试验前一个月通知承包人参加，试验中出现的设备问题由承包人负责。

五、备品备件和专用工具

六、进水阀技术明细表

（1）型式金属密封储能式液控蝶阀

（2）公称直径800 mm

（3）材料（阀体、活门、转轴、轴瓦）铸钢WCB、铸钢WCB、不锈钢2Cr13、

铜基自润滑复合材料

（4）长度318 mm

（5）旁通阀型式液动蝶阀

旁通阀直径80 mm

（6）接力器操作压力16 MPa

接力器工作容积 5.6 L

接力器工作介质YB-N46耐磨液压油

接力器容量70 kN.m

接力器个数 1 个

接力器直径125 mm

（7）进水阀开启时间10～40（可调）S

进水阀关闭时间10～90（可调）S

（8）在最大水头时阀门关闭状态下的最大漏水量 2 L/min

（9）最大流量时的水头损失0.15 m

（10）止水方式金属硬密封

（11）进水阀液压站型式液压蓄能式

（12）阀前连接管材料、尺寸及厚度材料16Mn、L=500mm、厚度15mm