CN107859755B - 一种球形阀检修密封控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种球形阀检修密封控制方法，其特征在于，包括以下步骤：a、对球形阀中活动密封环的开启腔的面积、上游高压腔的面积、上游投入腔的面积和下游压力腔的面积进行设置；b、正常检修，水轮机停机，通过接力器将球形阀的活门全关，投入活动密封环，排空球形阀下游管道里的水，在上游投入腔的压力和上游高压腔的压力下压紧活动密封环；c、极端检修，上游投入腔失压，开启腔建压，压紧活动密封环；d、检修后，打开旁通管路对球形阀上游侧和下游侧进行平压。本发明能够实现正常检修状态下检修密封的投退自如，且能够保障在误操作发生时确保检修密封不被开启，保证检修人员的安全，具有操作方便，安全可靠的特点。

Description

一种球形阀检修密封控制方法
技术领域
本发明涉及到水轮机技术领域，尤其涉及一种球形阀检修密封控制方法。
背景技术
在机组或球形阀检修时，因误操作导致检修密封投入腔失压、开启腔建压且机械锁定不投入时，此时检修密封有可能会被打开，引起电站安全事故。
根据电站需要，机组或球形阀工作密封检修过程中，球形阀检修密封除去能在正常状态时投入封水，绝对保障检修人员安全的常规功能外，还应具有“在球形阀下游侧无压状态时，检修密封退出腔建压后的防开启自锁功能”。即在机组或球形阀检修时，因误操作导致检修密封投入腔失压，且机械锁定不投入，同时在开启腔建压，此时检修密封不能被打开，从而达到即使有误操作也能完全保障检修人员的安全。当检修完成后，需打开旁通管路平压，此时检修密封才能退出。
为实现球形阀检修密封这一防开启自锁功能，需解决两个主要问题，一是在正常检修状态下检修密封的投退自如；二是在误操作发生时确保检修密封不能被开启。
公开号为CN 200946690，公开日为2007年09月12日的中国专利文献公开了一种水轮机进水球阀密封环，设置于工作密封和检修密封处，其特征在于：采用油压操作，为阶梯式活塞式双密封环结构，分段密封，密封环最高点设有排气孔，最低点设放油孔。
公开号为CN 106368886A，公开日为2017年02月01日的中国专利文献公开了一种球阀上下游密封控制方法及控制系统，该方法是在球阀压力油罐和密封控制柜之间的检修密封投入腔管路、检修密封退出腔管路、工作密封投入腔管路和工作密封退出腔管路上分别设置了第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；在机组定检和消缺时，通过关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门来手动屏蔽密封控制柜。控制系统包括球阀压力油罐、密封控制柜、检修密封投入腔管路、检修密封退出腔管路、工作密封投入腔管路和工作密封退出腔管路，且各管路上分别设置有第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门。
以上述专利文献为代表的现有技术，均不易实现正常检修状态下检修密封的投退自如，且不能够保障在误操作发生时确保检修密封不被开启。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种球形阀检修密封控制方法，本发明能够实现正常检修状态下检修密封的投退自如，且能够保障在误操作发生时确保检修密封不被开启，保证检修人员的安全，具有操作方便，安全可靠的特点。
本发明通过下述技术方案实现：
一种球形阀检修密封控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、对球形阀中活动密封环的开启腔的面积、上游高压腔的面积、上游投入腔的面积和下游压力腔的面积进行设置，上游高压腔的面积大于开启腔的面积，且上游投入腔的面积大于开启腔的面积，且开启腔的面积与0.7倍下游压力腔的面积之和大于上游高压腔的面积；
b、正常检修，水轮机停机，通过接力器将球形阀的活门全关，投入活动密封环，排空球形阀下游管道里的水，在上游投入腔的压力和上游高压腔的压力下压紧活动密封环，与固定密封环形成密封；
c、极端检修，水轮机停机，通过接力器将球形阀的活门全关，投入活动密封环，排空球形阀下游管道里的水，上游投入腔失压，开启腔建压，通过上游高压腔压力压紧活动密封环，与固定密封环形成密封；
d、检修后，打开旁通管路对球形阀上游侧和下游侧进行平压。
所述球形阀包括阀体、导向环、固定密封环、活动密封环和设置在阀体内的活门，活门与接力器连接，阀体上连接有上游压力钢管，活动密封环设置在阀体和导向环形成的环形腔内，固定密封环固定在活门上，导向环与活动密封环形成上游投入腔，阀体与活动密封环形成开启腔，活动密封环的受力面与上游压力钢管里的水连通形成上游高压腔，活动密封环的受力面与阀体里的水连通形成下游压力腔。
所述导向环上设置有用于锁定活动密封环的机械锁锭。
所述机械锁锭包括锁锭杆、锁锭销、衬套、操作螺母和螺帽，操作螺母和螺帽连接在锁锭杆的上端，锁锭杆嵌套在衬套内，锁锭销的斜面与锁锭杆的凹槽斜面形成滑动面。
所述活动密封环包括一个T形环和套在T形环上的三个密封圈，T形环由压力操作部、上游受力部和下游受力部一体成型而成，压力操作部包括压力投入操作面和压力退出操作面，上游受力部的面积大于压力退出操作面的面积。
本发明的基本原理如下：
设上游高压腔的面积为B，开启腔的面积为A，下游压力腔的面积为C，密封的摩擦力为F，操作水压力为P＝7.15Mpa，忽略密封操作水的压力损失，认为操作水压与上游压力钢管内水压相同，需满足：
BxP+F>AxP
计算：
比较可得，受力面积B>A，即使在不考虑摩擦力F的情况下，仍不能退开检修密封。即可实现在球形阀下游侧无压状态时，检修密封退出腔建压后的防开启自锁功能。
当球形阀检修完成后，水轮机需要开机，此时打开旁通管路平压，当平压至检修密封上、下游压力差不大于30％时，要求能退开检修密封，即：
AxP+Cx(1-0.3)xP>BxP+F
设密封开启腔受力为F1，关闭腔受力为F2，设密封的摩擦力F＝897340N，计算：
A+0.7xC＝1.93B
F1＝AxP+Cx(1-0.3)xP＝5084583N
F2＝BxP+F＝3460858N
比较可得，F1≈1.47F2，即在平压完成后，能顺利退开检修密封。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
一、本发明，“a、对球形阀中活动密封环的开启腔的面积、上游高压腔的面积、上游投入腔的面积和下游压力腔的面积进行设置，上游高压腔的面积大于开启腔的面积，且上游投入腔的面积大于开启腔的面积，且开启腔的面积与0.7倍下游压力腔的面积之和大于上游高压腔的面积；b、正常检修，水轮机停机，通过接力器将球形阀的活门全关，投入活动密封环，排空球形阀下游管道里的水，在上游投入腔的压力和上游高压腔的压力下压紧活动密封环，与固定密封环形成密封；c、极端检修，水轮机停机，通过接力器将球形阀的活门全关，投入活动密封环，排空球形阀下游管道里的水，上游投入腔失压，开启腔建压，通过上游高压腔压力压紧活动密封环，与固定密封环形成密封；d、检修后，打开旁通管路对球形阀上游侧和下游侧进行平压”，作为一个完整的技术方案，较现有技术而言，通过对活动密封环的受力面积进行合理设计，在检修密封具备下游侧无压状态下，能够实现检修密封退出腔建压后的防开启自锁功能，同时也能在上、下游平压后顺利退开。即实现了正常检修状态下检修密封的投退自如，又能够保障在误操作发生时确保检修密封不被开启，保证检修人员的安全，具有操作方便，安全可靠的特点。
二、本发明，球形阀包括阀体、导向环、固定密封环、活动密封环和设置在阀体内的活门，活门与接力器连接，阀体上连接有上游压力钢管，活动密封环设置在阀体和导向环形成的环形腔内，固定密封环固定在活门上，导向环与活动密封环形成上游投入腔，阀体与活动密封环形成开启腔，活动密封环的受力面与上游压力钢管里的水连通形成上游高压腔，活动密封环的受力面与阀体里的水连通形成下游压力腔，使用过程中，利用上游投入腔的压力和上游高压腔的压力压紧活动密封环，能够确保进入球形阀下游侧的检修人员的安全，当在极端检修工况下，水轮机停机，通过接力器将球形阀的活门全关，投入活动密封环，排空球形阀下游管道里的水，检修人员已经进入球形阀下游侧进行操作，此时因误操作上游投入腔失压，开启腔建压，活动密封环仍然能够被压紧，与固定密封环实现良好的密封，保证密封不漏水。
三、本发明，导向环上设置有用于锁定活动密封环的机械锁锭，能够进一步防止误操作开启活动密封环，进而进一步提高检修人员的检修安全性。
四、本发明，机械锁锭包括锁锭杆、锁锭销、衬套、操作螺母和螺帽，操作螺母和螺帽连接在锁锭杆的上端，锁锭杆嵌套在衬套内，锁锭销的斜面与锁锭杆的凹槽斜面形成滑动面，不仅结构简单，而且具有良好的锁定效果。
五、本发明，活动密封环包括一个T形环和套在T形环上的三个密封圈，T形环由压力操作部、上游受力部和下游受力部一体成型而成，压力操作部包括压力投入操作面和压力退出操作面，上游受力部的面积大于压力退出操作面的面积，整体结构强度高，刚性好，利于提高密封稳定性，维护成本低。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明：
图1为本发明球形阀的结构示意图；
图2为本发明实施例3中球形阀的结构示意图；
图3为图2中A处的局部放大图；
图4为本发明实施例4中机械锁锭锁定活动密封环的结构示意图；
图中标记：1、阀体，2、导向环，3、固定密封环，4、活动密封环，5、活门，6、接力器，7、上游压力钢管，8、上游投入腔，9、开启腔，10、上游高压腔，11、下游压力腔，12、机械锁锭，13、锁锭杆，14、锁锭销，15、衬套，16、操作螺母，17、螺帽，18、压力操作部，19、上游受力部，20、下游受力部，21、压力投入操作面，22、压力退出操作面。
具体实施方式
实施例1
一种球形阀检修密封控制方法，包括以下步骤：
a、对球形阀中活动密封环4的开启腔9的面积、上游高压腔10的面积、上游投入腔8的面积和下游压力腔11的面积进行设置，上游高压腔10的面积大于开启腔9的面积，且上游投入腔8的面积大于开启腔9的面积，且开启腔9的面积与0.7倍下游压力腔11的面积之和大于上游高压腔10的面积；
b、正常检修，水轮机停机，通过接力器6将球形阀的活门5全关，投入活动密封环4，排空球形阀下游管道里的水，在上游投入腔8的压力和上游高压腔10的压力下压紧活动密封环4，与固定密封环3形成密封；
c、极端检修，水轮机停机，通过接力器6将球形阀的活门5全关，投入活动密封环4，排空球形阀下游管道里的水，上游投入腔8失压，开启腔9建压，通过上游高压腔10压力压紧活动密封环4，与固定密封环3形成密封；
d、检修后，打开旁通管路对球形阀上游侧和下游侧进行平压。
本实施例为最基本的实施方式，“a、对球形阀中活动密封环的开启腔的面积、上游高压腔的面积、上游投入腔的面积和下游压力腔的面积进行设置，上游高压腔的面积大于开启腔的面积，且上游投入腔的面积大于开启腔的面积，且开启腔的面积与0.7倍下游压力腔的面积之和大于上游高压腔的面积；b、正常检修，水轮机停机，通过接力器将球形阀的活门全关，投入活动密封环，排空球形阀下游管道里的水，在上游投入腔的压力和上游高压腔的压力下压紧活动密封环，与固定密封环形成密封；c、极端检修，水轮机停机，通过接力器将球形阀的活门全关，投入活动密封环，排空球形阀下游管道里的水，上游投入腔失压，开启腔建压，通过上游高压腔压紧活动密封环，与固定密封环形成密封；d、检修后，打开旁通管路对球形阀上游侧和下游侧进行平压”，作为一个完整的技术方案，较现有技术而言，通过对活动密封环的受力面积进行合理设计，在检修密封具备下游侧无压状态下，能够实现检修密封退出腔建压后的防开启自锁功能，同时也能在上、下游平压后顺利退开。即实现了正常检修状态下检修密封的投退自如，且能够保障在误操作发生时确保检修密封不被开启，保证检修人员的安全，具有操作方便，安全可靠的特点。
实施例2
一种球形阀检修密封控制方法，包括以下步骤：
a、对球形阀中活动密封环4的开启腔9的面积、上游高压腔10的面积、上游投入腔8的面积和下游压力腔11的面积进行设置，上游高压腔10的面积大于开启腔9的面积，且上游投入腔8的面积大于开启腔9的面积，且开启腔9的面积与0.7倍下游压力腔11的面积之和大于上游高压腔10的面积；
b、正常检修，水轮机停机，通过接力器6将球形阀的活门5全关，投入活动密封环4，排空球形阀下游管道里的水，在上游投入腔8的压力和上游高压腔10的压力下压紧活动密封环4，与固定密封环3形成密封；
c、极端检修，水轮机停机，通过接力器6将球形阀的活门5全关，投入活动密封环4，排空球形阀下游管道里的水，上游投入腔8失压，开启腔9建压，通过上游高压腔10压力压紧活动密封环4，与固定密封环3形成密封；
d、检修后，打开旁通管路对球形阀上游侧和下游侧进行平压。
所述球形阀包括阀体1、导向环2、固定密封环3、活动密封环4和设置在阀体1内的活门5，活门5与接力器6连接，阀体1上连接有上游压力钢管7，活动密封环4设置在阀体1和导向环2形成的环形腔内，固定密封环3固定在活门5上，导向环2与活动密封环4形成上游投入腔8，阀体1与活动密封环4形成开启腔9，活动密封环4的受力面与上游压力钢管7里的水连通形成上游高压腔10，活动密封环4的受力面与阀体1里的水连通形成下游压力腔11。
本实施例为一较佳实施方式，球形阀包括阀体、导向环、固定密封环、活动密封环和设置在阀体内的活门，活门与接力器连接，阀体上连接有上游压力钢管，活动密封环设置在阀体和导向环形成的环形腔内，固定密封环固定在活门上，导向环与活动密封环形成上游投入腔，阀体与活动密封环形成开启腔，活动密封环的受力面与上游压力钢管里的水连通形成上游高压腔，活动密封环的受力面与阀体里的水连通形成下游压力腔，使用过程中，利用上游投入腔的压力和上游高压腔的压力压紧活动密封环，能够确保进入球形阀下游侧的检修人员的安全，当在极端检修工况下，水轮机停机，通过接力器将球形阀的活门全关，投入活动密封环，排空球形阀下游管道里的水，检修人员已经进入球形阀下游侧进行操作，此时因误操作上游投入腔失压，开启腔建压，活动密封环仍然能够被压紧，与固定密封环实现良好的密封，保证密封不漏水。
实施例3
一种球形阀检修密封控制方法，包括以下步骤：
a、对球形阀中活动密封环4的开启腔9的面积、上游高压腔10的面积、上游投入腔8的面积和下游压力腔11的面积进行设置，上游高压腔10的面积大于开启腔9的面积，且上游投入腔8的面积大于开启腔9的面积，且开启腔9的面积与0.7倍下游压力腔11的面积之和大于上游高压腔10的面积；
b、正常检修，水轮机停机，通过接力器6将球形阀的活门5全关，投入活动密封环4，排空球形阀下游管道里的水，在上游投入腔8的压力和上游高压腔10的压力下压紧活动密封环4，与固定密封环3形成密封；
c、极端检修，水轮机停机，通过接力器6将球形阀的活门5全关，投入活动密封环4，排空球形阀下游管道里的水，上游投入腔8失压，开启腔9建压，通过上游高压腔10压力压紧活动密封环4，与固定密封环3形成密封；
d、检修后，打开旁通管路对球形阀上游侧和下游侧进行平压。
所述球形阀包括阀体1、导向环2、固定密封环3、活动密封环4和设置在阀体1内的活门5，活门5与接力器6连接，阀体1上连接有上游压力钢管7，活动密封环4设置在阀体1和导向环2形成的环形腔内，固定密封环3固定在活门5上，导向环2与活动密封环4形成上游投入腔8，阀体1与活动密封环4形成开启腔9，活动密封环4的受力面与上游压力钢管7里的水连通形成上游高压腔10，活动密封环4的受力面与阀体1里的水连通形成下游压力腔11。
所述导向环2上设置有用于锁定活动密封环4的机械锁锭12。
所述机械锁锭12包括锁锭杆13、锁锭销14、衬套15、操作螺母16和螺帽17，操作螺母16和螺帽17连接在锁锭杆13的上端，锁锭杆13嵌套在衬套15内，锁锭销14的斜面与锁锭杆13的凹槽斜面形成滑动面。
本实施例为又一较佳实施方式，导向环上设置有用于锁定活动密封环的机械锁锭，能够进一步防止误操作开启活动密封环，进而进一步提高检修人员的检修安全性。
机械锁锭包括锁锭杆、锁锭销、衬套、操作螺母和螺帽，操作螺母和螺帽连接在锁锭杆的上端，锁锭杆嵌套在衬套内，锁锭销的斜面与锁锭杆的凹槽斜面形成滑动面，不仅结构简单，而且具有良好的锁定效果。
实施例4
一种球形阀检修密封控制方法，包括以下步骤：
a、对球形阀中活动密封环4的开启腔9的面积、上游高压腔10的面积、上游投入腔8的面积和下游压力腔11的面积进行设置，上游高压腔10的面积大于开启腔9的面积，且上游投入腔8的面积大于开启腔9的面积，且开启腔9的面积与0.7倍下游压力腔11的面积之和大于上游高压腔10的面积；
b、正常检修，水轮机停机，通过接力器6将球形阀的活门5全关，投入活动密封环4，排空球形阀下游管道里的水，在上游投入腔8的压力和上游高压腔10的压力下压紧活动密封环4，与固定密封环3形成密封；
c、极端检修，水轮机停机，通过接力器6将球形阀的活门5全关，投入活动密封环4，排空球形阀下游管道里的水，上游投入腔8失压，开启腔9建压，通过上游高压腔10压力压紧活动密封环4，与固定密封环3形成密封；
d、检修后，打开旁通管路对球形阀上游侧和下游侧进行平压。
所述球形阀包括阀体1、导向环2、固定密封环3、活动密封环4和设置在阀体1内的活门5，活门5与接力器6连接，阀体1上连接有上游压力钢管7，活动密封环4设置在阀体1和导向环2形成的环形腔内，固定密封环3固定在活门5上，导向环2与活动密封环4形成上游投入腔8，阀体1与活动密封环4形成开启腔9，活动密封环4的受力面与上游压力钢管7里的水连通形成上游高压腔10，活动密封环4的受力面与阀体1里的水连通形成下游压力腔11。
所述导向环2上设置有用于锁定活动密封环4的机械锁锭12。
所述机械锁锭12包括锁锭杆13、锁锭销14、衬套15、操作螺母16和螺帽17，操作螺母16和螺帽17连接在锁锭杆13的上端，锁锭杆13嵌套在衬套15内，锁锭销14的斜面与锁锭杆13的凹槽斜面形成滑动面。
所述活动密封环4包括一个T形环和套在T形环上的三个密封圈，T形环由压力操作部18、上游受力部19和下游受力部20一体成型而成，压力操作部18包括压力投入操作面21和压力退出操作面22，上游受力部19的面积大于压力退出操作面22的面积。
本实施例为最佳实施方式，通过对活动密封环的受力面积进行合理设计，在检修密封具备下游侧无压状态下，能够实现检修密封退出腔建压后的防开启自锁功能，同时也能在上、下游平压后顺利退开。即实现了正常检修状态下检修密封的投退自如，且能够保障在误操作发生时确保检修密封不被开启，保证检修人员的安全，具有操作方便，安全可靠的特点。活动密封环包括一个T形环和套在T形环上的三个密封圈，T形环由压力操作部、上游受力部和下游受力部一体成型而成，压力操作部包括压力投入操作面和压力退出操作面，上游受力部的面积大于压力退出操作面的面积，整体结构强度高，刚性好，利于提高密封稳定性，维护成本低。

Claims (4)

1.一种球形阀检修密封控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、对球形阀中活动密封环(4)的开启腔(9)的面积、上游高压腔(10)的面积、上游投入腔(8)的面积和下游压力腔(11)的面积进行设置，上游高压腔(10)的面积大于开启腔(9)的面积，且上游投入腔(8)的面积大于开启腔(9)的面积，且开启腔(9)的面积与0.7倍下游压力腔(11)的面积之和大于上游高压腔(10)的面积；
b、正常检修，水轮机停机，通过接力器(6)将球形阀的活门(5)全关，投入活动密封环(4)，排空球形阀下游管道里的水，在上游投入腔(8)的压力和上游高压腔(10)的压力下压紧活动密封环(4)，与固定密封环(3)形成密封；
c、极端检修，水轮机停机，通过接力器(6)将球形阀的活门(5)全关，投入活动密封环(4)，排空球形阀下游管道里的水，上游投入腔(8)失压，开启腔(9)建压，通过上游高压腔(10)压力压紧活动密封环(4)，与固定密封环(3)形成密封；
d、检修后，打开旁通管路对球形阀上游侧和下游侧进行平压；
所述球形阀包括阀体(1)、导向环(2)、固定密封环(3)、活动密封环(4)和设置在阀体(1)内的活门(5)，活门(5)与接力器(6)连接，阀体(1)上连接有上游压力钢管(7)，活动密封环(4)设置在阀体(1)和导向环(2)形成的环形腔内，固定密封环(3)固定在活门(5)上，导向环(2)与活动密封环(4)形成上游投入腔(8)，阀体(1)与活动密封环(4)形成开启腔(9)，活动密封环(4)的受力面与上游压力钢管(7)里的水连通形成上游高压腔(10)，活动密封环(4)的受力面与阀体(1)里的水连通形成下游压力腔(11)。
2.根据权利要求1所述的一种球形阀检修密封控制方法，其特征在于：所述导向环(2)上设置有用于锁定活动密封环(4)的机械锁锭(12)。
3.根据权利要求2所述的一种球形阀检修密封控制方法，其特征在于：所述机械锁锭(12)包括锁锭杆(13)、锁锭销(14)、衬套(15)、操作螺母(16)和螺帽(17)，操作螺母(16)和螺帽(17)连接在锁锭杆(13)的上端，锁锭杆(13)嵌套在衬套(15)内，锁锭销(14)的斜面与锁锭杆(13)的凹槽斜面形成滑动面。
4.根据权利要求1所述的一种球形阀检修密封控制方法，其特征在于：所述活动密封环(4)包括一个T形环和套在T形环上的三个密封圈，T形环由压力操作部(18)、上游受力部(19)和下游受力部(20)一体成型而成，压力操作部(18)包括压力投入操作面(21)和压力退出操作面(22)，上游受力部(19)的面积大于压力退出操作面(22)的面积。
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