一、前言

　　水輪機(jī)進(jìn)水管道上的閥門有蝶閥、球閥及筒閥等形式。蝶閥的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封效果好，缺點(diǎn)是蝶閥全開時(shí)會(huì)對(duì)水流有一定的擾動(dòng)。

二、蝶閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　蝶閥的基本結(jié)構(gòu)形式為重錘式雙偏心液控蝶閥。蝶閥操作機(jī)構(gòu)通常為直缸搖擺式接力器，操作方式為油壓開啟、重錘關(guān)閉。蝶閥主要包括閥體、活門、閥軸、密封裝置、接力器、鎖定裝置、連接管、伸縮節(jié)、旁通管路及自動(dòng)化控制裝置等。蝶閥基本裝配形式如圖1所示。

圖1 蝶閥基本裝配形式

1.活門 2.連接管 3.閥體 4.旁通閥座 5.伸縮節(jié) 6.重錘 7.接力器

　　閥體采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有連接上游連接管的上游法蘭和用于連接下游伸縮節(jié)的下游法蘭、地腳支座、支撐活門的兩個(gè)閥座、全閉和全開位置設(shè)置液壓 鎖定裝置和指示鎖定狀態(tài)的行程開關(guān)，如圖2所示。閥 體應(yīng)具有足夠的剛強(qiáng)度，抗振能力強(qiáng)。閥體通過支承底 座可以將全部垂直載荷和動(dòng)荷載傳給基礎(chǔ)，支承底座上 的地腳螺栓孔為長(zhǎng)圓孔，允許底座有輕微軸向移動(dòng)，以 便于安裝、檢修。為了適應(yīng)這種水平移動(dòng)，接觸表面應(yīng) 加工平滑，并涂有潤(rùn)滑劑。

圖2 閥體示意圖

　　活門采用雙平板空心框架焊接結(jié)構(gòu)，以減小水力 損失，如圖3所示。為增加重錘關(guān)閉蝶閥的水轉(zhuǎn)矩，蝶閥采用雙偏心結(jié)構(gòu)，即活門對(duì)閥體偏心，閥軸與活門偏心。活門應(yīng)具有良好的強(qiáng)度、剛度和水力性能。偏心 結(jié)構(gòu)的活門具有水力自關(guān)閉特性，活門可以在機(jī)組緊急 狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)動(dòng)水自關(guān)閉，保證機(jī)組安全。活門的肋板 與蓋板的迎水面與出水面通常采用翼形設(shè)計(jì)，這不僅使活門獲得良好的流態(tài)，避免活門在紊流中抖動(dòng)，同時(shí)能保證全開時(shí)流阻系數(shù)最小，可有效提高水力資源的利用率。

圖3 活門示意圖

　　活門上的主密封采用整圈高硬度實(shí)心橡膠圍帶，用不銹鋼壓板及螺栓固定在活門上，其密封緊量可以通過不銹鋼壓板進(jìn)行微調(diào)，也可在不拆卸閥體的情況下檢修或更換橡膠圍帶，如圖4所示。活門在全關(guān)位置時(shí)， 受水壓力的作用，橡膠圍帶緊緊壓在閥體密封面上，封 住上游壓力水。蝶閥閥軸密封屬于運(yùn)動(dòng)密封，一般采用 四道組合密封。閥軸設(shè)有鋼套，鋼套外側(cè)設(shè)兩道O形密 封，內(nèi)側(cè)設(shè)兩道密封，一道接近閥體內(nèi)圓，采用整圈O 形橡膠密封，另一道在閥體外側(cè)，采用兩圈V形密封， 這種結(jié)構(gòu)的好處是泥沙不會(huì)進(jìn)入軸瓦，既可保證鋼套拆 卸方便，又可保證活門轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，封水可靠。

1.橡膠圍帶 2.壓板 3.閥體 4.活門

圖4 蝶閥主密封示意圖

　　蝶閥為靜水開啟，故蝶閥開啟前需自動(dòng)打開旁通 閥充水平壓，待監(jiān)測(cè)到的蝶閥上下游壓力差滿足要求時(shí)才允許開蝶閥。均壓監(jiān)測(cè)采用壓力變送器或差壓變送器，旁通閥采用液壓操作針閥，其開啟和關(guān)閉時(shí)間在正 常操作條件下應(yīng)在0～20s(可調(diào))，以防開關(guān)時(shí)發(fā)生過 大的水擊壓力。

三、蝶閥的作用和制造準(zhǔn)則

　　蝶閥的作用：

　　1) 機(jī)組事故情況下，動(dòng)水緊急關(guān)閉，以防止事故擴(kuò)大。

　　2) 檢修水輪機(jī)時(shí)，截?cái)嗨�輪機(jī)進(jìn)水。

　　3) 機(jī)組長(zhǎng)期停運(yùn)時(shí)，截?cái)嗌嫌蝸硭�，減少導(dǎo)葉磨蝕和沖蝕，防止機(jī)組蠕動(dòng)。

　　由上可知蝶閥的主要作用是封水，因此蝶閥的制 造準(zhǔn)則是保證蝶閥密封可靠，動(dòng)作準(zhǔn)確、靈活。蝶閥密 封主要包括閥體與活門的主密封、閥軸部位的軸承復(fù)合 密封以及各部件接合處的密封。保證蝶閥密封可靠即是 要保證這些部位的尺寸、表面粗糙度和形位公差等滿足圖樣要求。保證接力器和活門動(dòng)作準(zhǔn)確、靈活，除要保 證接力器各部件及活門的尺寸、表面粗糙度、形位公差 等滿足圖樣要求外，主要需保證閥體與活門軸孔的同心 度以及閥體與活門密封面的同心度。

四、閥體、活門的加工工藝、主要工裝及設(shè)備

　　1.閥體的加工工藝、主要工裝及設(shè)備

　　閥體為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，分兩瓣，主密封面堆焊不銹鋼，軸孔中心相對(duì)于閥體中心偏心，偏心量為H ，其基本結(jié)構(gòu)形式如圖5所示。

圖5 閥體剖視圖

　　閥體在焊接車間焊接完成并經(jīng)退火、探傷合格后 才能轉(zhuǎn)入加工車間進(jìn)行劃?rùn)z及加工。閥體劃?rùn)z時(shí)應(yīng)以A 、B平面為基準(zhǔn)相互校借調(diào)平工件，根據(jù)軸孔加工余 量劃閥體水平中心線X—X，劃?rùn)z閥體高度方向各部位 加工余量并劃找正平線及加工線;以φ 1為基準(zhǔn)劃?rùn)z閥體各圓方向加工余量并劃找正圓線及加工線，劃閥體垂直中心線Y—Y并按閥體軸孔偏心量H劃閥體軸孔垂直中心線;閥體加工主要質(zhì)量控制要點(diǎn)為H尺寸、H1尺寸、φ 3尺寸、φ 2尺寸及表面粗糙度、C角度尺寸及表面粗糙度、D角度尺寸及表面粗糙度。

　　閥體基本加工順序?yàn)椋簞潤(rùn)z→銑合口面、留修銑量、鉆锪把合孔→組圓→回線→搭焊→密封面堆焊部位粗車、精車、其他部位粗車→探傷→割搭焊、拆瓣→堆焊→重新劃?rùn)z→修銑合口面→組圓→回線、劃定位銷孔加工線、劃非加工面錯(cuò)牙線→合口面搭焊→同鉆、鉸合 口面定位銷、裝銷→割搭焊、處理缺陷→鏟磨非加工面錯(cuò)牙→粗車→粗鏜→探傷→精車、精磨→精鏜→探傷→閥體水壓試驗(yàn)→與活門裝配、精鏜活門軸孔(詳見活門加工工藝)→蝶閥密封試驗(yàn)→活門動(dòng)作試驗(yàn)→閥體清理收尾→閥體清理涂裝。

　　閥體主要加工設(shè)備為立車和鏜床，粗車、粗鏜時(shí)可以用普通立車、普通鏜床;精車、精鏜時(shí)需要用數(shù)控立車、具有轉(zhuǎn)臺(tái)的數(shù)控鏜床，利用數(shù)控立車精車閥體密封面以保證φ 2尺寸、H1尺寸、C 角度、D 角度滿足圖樣 要求;利用具有轉(zhuǎn)臺(tái)的數(shù)控鏜床精鏜閥軸軸孔以保證軸 孔的位置度和尺寸。由于閥體密封面表面粗糙度要求很高，車序達(dá)不到圖樣要求，需用磨頭進(jìn)行精磨以滿足圖樣要求保證密封效果。閥體加工及裝配試驗(yàn)時(shí)所需要的主要工裝包括：閥體密封面檢查樣板、閥體水壓試驗(yàn)工 具、蝶閥密封及動(dòng)作試驗(yàn)工具。

　　2.活門的加工工藝、主要工裝及設(shè)備

　　活門為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)形式如圖6所示。

圖6 活門剖視圖

　　活門在焊接車間焊接完成并經(jīng)退火、探傷等合格后才能轉(zhuǎn)入加工車間進(jìn)行劃?rùn)z及加工。活門劃?rùn)z時(shí)以A、B平面為基準(zhǔn)相互校借調(diào)平工件，根據(jù)軸孔加工余量劃活門水平中心線X—X，劃?rùn)z活門高度方向各部位 加工余量并劃找正平線及加工線;以φ 1為基準(zhǔn)劃?rùn)z活門各圓方向加工余量并劃找正圓線及加工線，劃活門垂直中心線Y—Y并按活門軸孔偏心量H劃活門軸孔垂直中心線;活門加工主要質(zhì)量控制要點(diǎn)為L(zhǎng)尺寸、H尺 寸、H1尺寸、H2尺寸、φ 3尺寸、φ 2尺寸、φ 1尺寸、R尺寸等。

　　活門主要加工設(shè)備為立車和鏜床，粗車、粗鏜時(shí) 可以用普通立車、普通鏜床;精車、精鏜時(shí)需要用數(shù)控立車、數(shù)控鏜床，利用數(shù)控立車精車活門密封面以保證φ 2尺寸、R尺寸、H2尺寸滿足圖樣要求;活門與密封壓板把合孔可按密封壓板號(hào)劃后加工，但為了保證機(jī)組互 換性，活門與密封壓板把合孔均需數(shù)控鏜床分度加工。 活門軸孔精鏜時(shí)需將活門與閥體裝配在一起按閥體軸孔找正加工。活門與閥體裝配如圖7所示。

圖7 閥體、活門裝配定位圖

　　活門與閥體分別按A、B平面調(diào)平，并調(diào)整J(A、B平面的距離)=J 1(B 平面到閥體水平中心線的距離)-J 2(A 平面到活門水平中心線的距離)，同時(shí)調(diào)整活門與閥體間隙均勻，按實(shí)測(cè)尺寸配銑定位工具。裝定位工具，焊牢。活門與閥體裝配合格后按閥體找正并以閥體軸孔為基準(zhǔn)精鏜活門軸孔。測(cè)量活門軸孔端面與閥體 軸孔端面的距離，按實(shí)測(cè)尺寸配車軸承鋼套。活門與閥軸通過圓柱銷固定及定位，活門軸孔精鏜完后直接裝閥軸、軸承，調(diào)整閥軸與閥體軸孔同心度合格后將閥體與 閥軸搭焊牢固，同鏜、鉸活門與閥軸銷孔。活門加工及裝配試驗(yàn)時(shí)所需要的主要工裝包括：活門密封面檢查樣 板、活門與閥體裝配定位工具、蝶閥密封及動(dòng)作試驗(yàn)工具。

五、蝶閥的裝配及試驗(yàn)

　　蝶閥在加工廠內(nèi)需要進(jìn)行的試驗(yàn)主要有閥體水壓 試驗(yàn)、蝶閥密封性能試驗(yàn)以及活門動(dòng)作試驗(yàn)等。

　　蝶閥的裝配及試驗(yàn)主要過程有如下(共27個(gè)步 驟)：①在閥體的密封槽內(nèi)安放密封橡皮條，與閥體 合縫面處密封橡皮條粘牢。②閥體與上水壓試驗(yàn)蓋裝 配。③將方箱均勻擺放并固定在裝配平臺(tái)上。④將閥 體與水壓試驗(yàn)蓋組合體翻身，落在方箱上(如圖8所 示)。⑤閥體與水壓試驗(yàn)蓋裝配。⑥將閥體兩軸頭處 水壓試驗(yàn)蓋裝上并把緊。⑦閥體充水，按圖樣要求作 水壓試驗(yàn)，檢查閥體和兩軸頭處是否漏水，升壓應(yīng)分 段進(jìn)行，各階段無異常方可繼續(xù)升壓,保壓試驗(yàn)時(shí)間為30min。⑧閥體水壓試驗(yàn)合格后，卸壓，放水，拆水壓 試驗(yàn)蓋,加工表面涂油保護(hù)。⑨閥體與活門裝在一起， 精鏜活門軸孔、活門與閥軸同鏜、配車鋼套，詳見活門 加工工藝。⑩裝鋼套、軸承及閥軸密封。⑪裝主密封圈 及密封壓板，裝配后活門試開關(guān)。⑫將水壓試驗(yàn)蓋放在 方箱上，把方箱固定好。⑬將閥體、活門組合體平穩(wěn)吊 起, 閥體、活門密封面向上，慢慢對(duì)正水壓試驗(yàn)蓋上的 把合孔并落在水壓試驗(yàn)蓋上，擰緊螺釘。⑭將伸縮節(jié)對(duì) 正在閥體法蘭上面的把合孔，把緊伸縮節(jié)螺釘(如圖9 所示)。⑮充水，檢查有否滲漏現(xiàn)象，如漏水，則進(jìn)行 處理，待不漏后方可升壓做蝶閥密封性能試驗(yàn)，時(shí)間30min，漏水量應(yīng)符合圖樣要求(在作水壓試驗(yàn)及漏水 試驗(yàn)時(shí)，要將壓力管路固定好，以免引起振動(dòng)，影響壓力表指針的擺動(dòng))。⑯密封試驗(yàn)合格后，放水，拆伸縮節(jié)，拆水壓試驗(yàn)蓋，把閥體與活門組合體放在方箱上。

1.水壓試驗(yàn)蓋 2.閥體 3.方箱 4.壓板螺釘

圖8 閥體水壓試驗(yàn)圖

1.伸縮節(jié) 2.閥體 3.方箱 4.壓板螺釘 5.水壓試驗(yàn)蓋

圖9 蝶閥密封試驗(yàn)圖

　　⑰按圖樣裝轉(zhuǎn)臂，轉(zhuǎn)臂中心線對(duì)準(zhǔn)閥軸的全關(guān)線(在裝 轉(zhuǎn)臂之前裝指示裝置底板)。⑱用搭焊塊將轉(zhuǎn)臂與閥軸 搭焊在一起，焊時(shí)應(yīng)注意不應(yīng)使轉(zhuǎn)臂與閥軸相對(duì)位置移動(dòng)。⑲用可移式鏜床鉆鉸定位銷孔并裝銷。⑳將搭焊塊 磨開，端面磨平，裝蓋板。將閥體活門組合體平穩(wěn)吊 放在方箱上，用壓板、螺釘把緊在方箱上，并用壓板壓 牢。裝鎖定裝置，配裝鎖定銷，鎖定銷與銷孔間隙合格。打開鎖定裝置，用吊車吊轉(zhuǎn)臂做活門開關(guān)試驗(yàn)。 裝重錘并做重錘自關(guān)閉試驗(yàn)。在重錘的作用下活門應(yīng) 達(dá)到關(guān)閉狀態(tài)(為防止沖擊過大，可使用起重機(jī)慢慢落 下重錘)。配裝刻度板及行程開關(guān)。 裝配操作試驗(yàn)合格后拆開，清理。 按圖樣要求涂裝。

六、結(jié)語(yǔ)

　　由于蝶閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，因此應(yīng)用廣泛， 本文系統(tǒng)分析了蝴蝶閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制造工藝，為哈電蝶閥的制造積累了經(jīng)驗(yàn)。