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水輪機進水蝶閥公稱通徑的確定

   一、前言
        水電站水輪機的進水蝶閥，安裝在水輪機前的蝸殼延伸管上，起保護水輪機的作用，其公稱通徑應與蝸殼直徑相同，且應與壓力鋼管直徑匹配。
        在GB/T14478－1993《大中型水輪機進水閥基本技術條件》中3.1規定：進水閥門與上下游壓力水管相連接處的閥體的通流內徑（若二者內徑不相同，則取小值）。同時，JB/T9576－2000《大中型水輪機進水閥門系列》中的A6條也有相同的規定；根據該標準規定，進水蝶閥的公稱通徑以法蘭聯接處的較小值為準。    
        在管道元件的通用標準GB/T1047－2005《管道元件、DN（公稱尺寸）的定義和選用》中定義如下：除非在相關標準中另有規定，字母DN后面的數值不代表測量值，也不能用于計算。該標準第3條同時規定了優先選用的DN數值。
        在GB/T12238－2008《法蘭和對夾連接彈性密封蝶閥》中4.7條規定了各公稱通徑閥門閥座流道的最小值。該標準對蝶閥的閥座尺寸進行了規定，但對閥門法蘭聯接處內徑未做明確規定，理論上可略大于或略小于公稱通徑。
        二、進水蝶閥結構分析
        進水蝶閥一般采用單密封形式，其主密封結構如下：閥體密封圈（即閥座）在閥體內腔，蝶板密封圈（橡膠或不銹鋼）通過壓環用內六角螺釘固定在蝶板外圈，主密封一般采用雙偏心結構，因此，為保證蝶板密封圈開啟時不與閥體體筒內壁干涉，體筒內壁直徑一般大于閥座內徑，因設計結構長度不同，有兩種不同結構，如圖1、圖2所示。

        圖1 進水蝶閥結構一

        1.下游法蘭 2.閥座 3.蝶板密封圈 4.壓環 5.內六角螺釘 6.蝶板

        圖2 進水蝶閥結構二
        1.下游法蘭 2.閥座 3.蝶板密封圈 4.壓環 5.內六角螺釘 6.蝶板 

  
        兩種結構最大的不同在于閥體的結構長度不同，按圖1設計的閥體結構長度比圖2要短；兩結構相同之處在于法蘭聯接尺寸、閥體體筒內腔D1和閥座尺寸D2完全相同，蝶板密封圈尺寸也完全相同。
        根據GB/T14478－1993的規定，按圖1設計的進水蝶閥，因其進水端法蘭內孔D1大于出水端法蘭內孔D2，故其公稱通徑應為D2；而按圖2設計的進水蝶閥，因其進水端法蘭內孔和出水端法蘭內孔都D1，故其公稱通徑應為D1；這就出現了相同的法蘭聯接尺寸、閥座尺寸、蝶板密封圈尺寸但公稱通徑完全不同且差別較大的情況。
        三、國外部分廠家和標準情況
        根據與國外水電設備廠家的合作交流情況來看，一些歐洲國家缺乏專門的水輪機進水閥技術標準；也沒有關于進水蝶閥公稱通徑的規定。德國福伊特—西門子（VoithSiemens）水電集團是世界著名的水電設備制造商，在與其合作交流中，發現其以進水蝶閥的進口法蘭內徑作為閥門的口徑，即無論圖1結構還是圖2結構，閥門的公稱通徑都是D1。
        挪威睿博（Rainpower）有限公司是世界上高水頭混流式水輪機、水泵水輪機和沖擊式水輪機技術的領導者之一。在與他們的合作交流中，發現其要求進水蝶閥的進口法蘭和出口法蘭內徑相同，允許閥座圓滑過渡，即要求圖2結構，閥門的公稱通徑為D1。
        在印度標準IS7326－1992《水電站及系統用壓力鋼管和水輪機進水蝶閥標準》“第一部分結構和液壓設計的標準（第1次修訂）”中，其僅推薦了閥門的口徑系列，沒有關于進水蝶閥公稱通徑的具體規定。
        四、結語
        水輪機進水蝶閥的公稱通徑的確定，應與蝸殼和壓力鋼管內徑一致，因閥座大小與發電機的出力有直接關系，為避免出現兩種結構的爭論，建議參考GB/T12238－2008標準，取消GB/T14478－1993中公稱通徑的規定，增加最小閥座尺寸的規定。

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