比例式减压阀在水电厂技术供水系统改造中的应用

0 引言

吕温的政治理想及主张，在其一些文章中，有不同的体现。如《诸葛武侯庙记》一文，是对历史事件的评价，也是对自己政治理想的表达。吕温认为恢复汉业，应“以民为本”“顺应民心”。吕温结合中唐实际情况，依史展开论述，文章观点很新颖独特，体现了他的政治理想，及“以民为本”的政治主张。

从1999年起，电厂开始尝试应用各类减压阀，先后采用过XFY46T-25型组合式减压阀，Y43H-25P弹簧活塞式减压阀和Y42H-25P薄膜式减压阀等多种类型的减压阀，但效果均不理想。减压阀因易破损失效从而引发漏水的安全隐患也始终未解决。此外，该厂技术供水系统还存在冷却水取水口电动阀因频繁开关操作而使阀门严重磨损漏水的现象，每年用于更换阀门的材料费和人工费用较高。

1 改造方案

1.1 减压阀破损原因分析

针对罗湾水电厂技术供水系统中减压阀寿命短，可靠性低，严重影响到机组安全运行的问题，进行了多方面原因查找。在查阅电站设计资料，结合减压阀破损情况进行综合分析后认为，技术供水系统在设计上可能存在先天缺陷。因为该厂压力钢管水压高达1.7 MPa，而机组的技术供水水压要求仅为0.2 MPa，致使减压阀阀前与阀后压力差高达1.5 MPa，压差比超过8∶1，远远超过了常规减压阀的使用规定，从而缩短了减压阀的正常使用寿命。若要延长减压阀的使用寿命，必须对技术供水系统进行适当改造。

1.2 减压阀的选型

经过对现场技术供水管路的测量，提出了增加一个减压阀的改造方案。目前市场上减压阀的构造类型很多，外形体积和通流能力也不尽相同。常见的有薄膜式减压阀、内弹簧活塞式减压阀等，其基本作用原理是靠阀内流道对水流的局部阻力降低水压，水压降的范围由连接阀瓣的薄膜或活塞两侧的进出口水压差自动调节。而近年来出现的一种新型比例式减压阀，其工作原理与传统类型的减压阀有所不同。该阀利用阀体内部活塞两端不同截面积产生的压力差来改变阀后的压力，达到减压目的，且该阀阀体内无弹簧，不会出现通常减压阀那种弹簧锈蚀、金属疲劳失效的缺陷。适用于任意角度安装，具有重量轻、体积小、可大流量通行、安装维修方便等优点，可以满足电厂技术供水系统改造要求。

1.3 减压比的选择

比例式减压阀通常有 2∶1，3∶1，4∶1，3∶2，5∶2 等几种减压比，由于该厂压力钢管处水压高达1.7 MPa，减压比应不宜大于3∶1，否则可能会有气蚀现象产生。根据比例式减压阀流量～压力特性曲线，经过综合计算比较，选择采用减压比为2∶1的减压阀，先将压力钢管来的1.7 MPa水压降至0.8 MPa左右，再由技术供水母管上原可调式减压阀将水压进一步降至0.2 MPa，这样既可满足技术供水水量要求，又可减轻减压阀活塞处的气蚀破坏。

1.4 改造方案的确定

经过综合计算分析后，电厂制定了在每台机组冷却水取水口电动阀前端装设一只减压比为2∶1的比例式减压阀的改造方案，这样将使原可调式减压阀的阀前压力减半，其阀前与阀后的压差也将大幅缩小，大大改善其工作条件，从而可延长其使用寿命。同时，加装比例式减压阀后，还可降低冷却水取水口电动阀开关操作时的单边压力差，从而减轻阀门的磨损程度，降低运行人员手动开关阀门时的操作强度。

2 比例式减压阀的结构和功能特点

2.1 比例式减压阀的构造

比例式减压阀结构比较简单，主要由阀体、导流盖、活塞、阀座和密封圈等组成，见图1所示。

2.2 比例式减压阀的特点

图1 比例式减压阀构造

比例式减压阀运用液压原理控制调节，设计巧妙，不需人工调节。与常规可调式减压阀相比具有如下特点：

1）运用液压原理控制调节，结构简单，阀体内无弹簧、无弹簧锈蚀金属疲劳失效的缺陷。

2）减压比例准确，大流量通行。

3）既减动压，也减静压。

江西三和罗湾水电厂装有3台7 MW的水轮发电机组，电站设计水头165m，平均水头171.3m，最高水头181.6m。该电站机组技术供水由压力钢管经减压阀减压后供给。自投产以来，技术供水系统频繁出现因减压阀损坏漏水的故障，据统计减压阀使用寿命明显少于正常设计使用寿命，并多次出现减压阀损坏后技术供水压力过高，造成机组空冷器、油冷器爆管，严重影响到机组的安全运行。

5）适用于任意角度安装。

6）重量轻、体积小、安装维修方便。

3 比例式减压阀的工作原理

比例式减压阀主要是运用液压原理使阀后压力与阀前压力有一定比例关系，其主要由阀体、活塞、密封圈等组成。活塞作为比例式减压阀的一个重要部件，在阀体内作直线运动，其后端受水面积一般为前端受水面积的整数倍。当阀后管网无用水时，阀门处于关闭状态，阀前后压力比是定值；当阀后管网有用水时，因阀前压力大于阀后压力，浮动活塞被推开，水流介质通过。由于活塞两端截面积不同而造成的压力差改变了阀后的压力，也就是在管路有压力的情况下，活塞两端的面积比构成了阀前与阀后的压力比。无论阀前压力如何变化，阀后静压及动压按比例可减至相应的压力值，如图2所示。

4 改造后经济效益分析

图2 比例式减压阀工作示意

图3 安装在现场的比例式减压阀

2008年3月，罗湾水电厂在每台机组压力钢管取水口处增设了一只减压比为2∶1的比例式减压阀。由于新型比例式减压阀适用于任意角度安装，且体积小，安装较为方便，仅用3天便完成了相关技术供水管路的连接、调试，整个项目改造费用也不到1万元，但该项目实施后经济效益却显而易见，可按以下方式进行经济效益计算。

4.1 改造投入费用

1）购买3只比例式减压阀设备费：

3×0.22万元＝0.66万元。2）减压阀安装费：3×0.08万元＝0.24万元。3）项目改造费用合计：0.66+0.24＝0.9万元。

4.2 直接经济收益

1）改造前常规减压阀使用寿命平均约1.5年，改造后按平均延长减压阀寿命至5年，每只不锈钢常规减压阀材料费按0.8万/只元计，则5年节省的减压阀材料费为(5年/1.5年)×0.8万元＝2.67万元。

2）改造前全厂三台机组的冷却水取水口电动阀因单边压差大而极易磨损，约每年需更换1到2只，改造后还未出现阀门损坏现象，若按平均每年更换1.5只计，每只电动阀材料费按0.8万元/只计，则5年节省的电动阀门材料费为1.5只×0.8万元/只.年×5年＝6万元。

3）改造前平均约5年损坏1只空冷器和1只油冷器，更换铜管的相关修理费：空冷器按2.5万元/只；油冷器按1.5万元/只，5年共计节省修理费2.5+1.5＝4万。

4.3 间接经济收益

1）5年内更换常规减压阀人工费（5年/1.5年）×0.09万元＝0.3万元；

2）5年内更换电动阀人工费 1.5只/年×5年×0.04万元＝0.3万元；

3）5年内更换空冷器和油冷器人工费合计为0.5+0.1＝0.6万元；

4.4 经济效益合计

减压阀延长寿命5年后的合计效益为上述经济收益之和，即13.87万元，可折算为年均节省费用2.77万元。

4.5 经济效益评价

从以上数据分析看，新型比例式减压阀应用到该厂技术供水系统中后，既降低了原常规减压阀的减压比，又改善了减压阀的工作条件及冷却水取水口电动阀开关操作时的单边受力情况，延长了减压阀及冷却水取水口电动阀门的使用寿命。整个项目改造投入费用不到1万元，但该项目实施后却取得了良好的经济效益，折合后每年可节省相关的设备修理费用2.77万元。

5 结束语

对于象罗湾水电厂这类高水头电站，技术供水取自压力钢管时，均存在高压差比问题。新型比例式减压阀在该厂技术供水系统改造中的成功应用，从根本上解决了该厂技术供水系统存在的高压差比问题，此后未再出现因减压阀损坏失灵超压的现象，压力钢管处的冷却水取水口电动阀也未出现单边磨损漏水的现象，原减压阀与电动阀的使用寿命得到延长。技术供水系统改造后，机组空冷器、油冷器供水水压始终保持在0.2 MPa内，保证了技术供水系统内设备的安全，提高了机组技术供水系统的可靠性，为机组的安全运行奠定了坚实的基础。