水轮机进水蝶阀公称通径的确定

        一、前言
        水电站水轮机的进水蝶阀，安装在水轮机前的蜗壳延伸管上，起保护水轮机的作用，其公称通径应与蜗壳直径相同，且应与压力钢管直径匹配。
        在GB/T14478－1993《大中型水轮机进水阀基本技术条件》中3.1规定：进水阀门与上下游压力水管相连接处的阀体的通流内径（若二者内径不相同，则取小值）。同时，JB/T9576－2000《大中型水轮机进水阀门系列》中的A6条也有相同的规定；根据该标准规定，进水蝶阀的公称通径以法兰联接处的较小值为准。    
        在管道元件的通用标准GB/T1047－2005《管道元件、DN（公称尺寸）的定义和选用》中定义如下：除非在相关标准中另有规定，字母DN后面的数值不代表测量值，也不能用于计算。该标准第3条同时规定了优先选用的DN数值。
        在GB/T12238－2008《法兰和对夹连接弹性密封蝶阀》中4.7条规定了各公称通径阀门阀座流道的最小值。该标准对蝶阀的阀座尺寸进行了规定，但对阀门法兰联接处内径未做明确规定，理论上可略大于或略小于公称通径。
        二、进水蝶阀结构分析
        进水蝶阀一般采用单密封形式，其主密封结构如下：阀体密封圈（即阀座）在阀体内腔，蝶板密封圈（橡胶或不锈钢）通过压环用内六角螺钉固定在蝶板外圈，主密封一般采用双偏心结构，因此，为保证蝶板密封圈开启时不与阀体体筒内壁干涉，体筒内壁直径一般大于阀座内径，因设计结构长度不同，有两种不同结构，如图1、图2所示。

        图1 进水蝶阀结构一

        1.下游法兰 2.阀座 3.蝶板密封圈 4.压环 5.内六角螺钉 6.蝶板

        图2 进水蝶阀结构二
        1.下游法兰 2.阀座 3.蝶板密封圈 4.压环 5.内六角螺钉 6.蝶板  

   
        两种结构最大的不同在于阀体的结构长度不同，按图1设计的阀体结构长度比图2要短；两结构相同之处在于法兰联接尺寸、阀体体筒内腔D1和阀座尺寸D2完全相同，蝶板密封圈尺寸也完全相同。
        根据GB/T14478－1993的规定，按图1设计的进水蝶阀，因其进水端法兰内孔D1大于出水端法兰内孔D2，故其公称通径应为D2；而按图2设计的进水蝶阀，因其进水端法兰内孔和出水端法兰内孔都D1，故其公称通径应为D1；这就出现了相同的法兰联接尺寸、阀座尺寸、蝶板密封圈尺寸但公称通径完全不同且差别较大的情况。
        三、国外部分厂家和标准情况
        根据与国外水电设备厂家的合作交流情况来看，一些欧洲国家缺乏专门的水轮机进水阀技术标准；也没有关于进水蝶阀公称通径的规定。德国福伊特—西门子（VoithSiemens）水电集团是世界著名的水电设备制造商，在与其合作交流中，发现其以进水蝶阀的进口法兰内径作为阀门的口径，即无论图1结构还是图2结构，阀门的公称通径都是D1。
        挪威睿博（Rainpower）有限公司是世界上高水头混流式水轮机、水泵水轮机和冲击式水轮机技术的领导者之一。在与他们的合作交流中，发现其要求进水蝶阀的进口法兰和出口法兰内径相同，允许阀座圆滑过渡，即要求图2结构，阀门的公称通径为D1。
        在印度标准IS7326－1992《水电站及系统用压力钢管和水轮机进水蝶阀标准》“第一部分结构和液压设计的标准（第1次修订）”中，其仅推荐了阀门的口径系列，没有关于进水蝶阀公称通径的具体规定。
        四、结语
        水轮机进水蝶阀的公称通径的确定，应与蜗壳和压力钢管内径一致，因阀座大小与发电机的出力有直接关系，为避免出现两种结构的争论，建议参考GB/T12238－2008标准，取消GB/T14478－1993中公称通径的规定，增加最小阀座尺寸的规定。
        参考文献
        [1]全国水轮机标准化技术委员会.GB/T14478－1993大中型水轮机进水阀门基本技术条件[S].北京：中国标准出版社，1993.
        [2]全国管路附件标准化技术委员会.GB/T1047－2005管道元件DN（公称尺寸）的定义和选用[S].北京：中国标准出版社，2005.
        [3]全国阀门标准化技术委员会.GB/T12238－2008法兰和对夹连接弹性密封蝶阀[S].北京：中国标准出版社，2009.