關於水利工程大型蝶閥的製造
水輪機進水管道上的閥門有蝶閥、球閥及筒閥等形式。蝶閥的優點是結構簡單，密封效果好，缺點是蝶閥全開時會對水流有一定的擾動。二、蝶閥的結構特點蝶閥的基本結構形式為重錘式雙偏心液控蝶閥。
一、前言
水輪機進水管道上的閥門有蝶閥、球閥及筒閥等形式。蝶閥的優點是結構簡單，密封效果好，缺點是蝶閥全開時會對水流有一定的擾動。
二、蝶閥的結構特點
蝶閥的基本結構形式為重錘式雙偏心液控蝶閥。蝶閥操作機構通常為直缸搖擺式接力器，操作方式為油壓開啟、重錘關閉。蝶閥主要包括閥體、活門、閥軸、密封裝置、接力器、鎖定裝置、連線管、伸縮節、旁通管路及自動化控制裝置等。
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.連線管 3.閥體 4.旁通閥座 5.伸縮節 6.重錘 7.接力器
閥體採用鋼板焊接結構，其上設有連線上游連線管的上游法蘭和用於連線下游伸縮節的下游法蘭、地腳支座、支撐活門的兩個閥座、全閉和全開位置設定液壓鎖定裝置和指示鎖定狀態的行程開關，如圖2所示。閥體應具有足夠的剛強度，抗振能力強。閥體通過支承底座可以將全部垂直載荷和動荷載傳給基礎，支承底座上的地腳螺栓孔為長圓孔，允許底座有輕微軸向移動，以便於安裝、檢修。
為了適應這種水平移動，接觸表面應加工平滑，並塗有潤滑劑。
圖2 閥體示意圖
活門採用雙平板空心框架焊接結構，以減小水力損失，如圖3所示。為增加重錘關閉蝶閥的水轉矩，蝶閥採用雙偏心結構，即活門對閥體偏心，閥軸與活門偏心。活門應具有良好的強度、剛度和水力效能。
偏心結構的活門具有水力自關閉特性，活門可以在機組緊急狀態下，實現動水自關閉，保證機組安全。活門的肋板與蓋板的迎水面與出水面通常採用翼形設計，這不僅使活門獲得良好的流態，避免活門在紊流中抖動，同時能保證全開時流阻係數最小，可有效提高水力資源的利用率。
圖3 活門示意圖
活門上的主密封採用整圈高硬度實心橡膠圍帶，用不鏽鋼壓板及螺栓固定在活門上，其密封緊量可以通過不鏽鋼壓板進行微調，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。活門在全關位置時， 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。蝶閥閥軸密封屬於運動密封，一般採用四道組合密封。
閥軸設有鋼套，鋼套外側設兩道o形密封，內側設兩道密封，一道接近閥體內圓，採用整圈o 形橡膠密封，另一道在閥體外側，採用兩圈v形密封， 這種結構的好處是泥沙不會進入軸瓦，既可保證鋼套拆卸方便，又可保證活門轉動靈活，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開啟旁通閥充水平壓，待監測到的蝶閥上下游壓力差滿足要求時才允許開蝶閥。均壓監測採用壓力變送器或差壓變送器，旁通閥採用液壓操作針閥，其開啟和關閉時間在正常操作條件下應在0～20s（可調），以防開關時發生過大的水擊壓力。
三、蝶閥的作用和製造準則
蝶閥的作用：
1) 機組事故情況下，動水緊急關閉，以防止事故擴大。
2) 檢修水輪機時，截斷水輪機進水。
3) 機組長期停運時，截斷上游來水，減少導葉磨蝕和沖蝕，防止機組蠕動。
由上可知蝶閥的主要作用是封水，因此蝶閥的製造準則是保證蝶閥密封可靠，動作準確、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作準確、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、主要工裝及裝置
1.閥體的加工工藝、主要工裝及裝置
閥體為鋼板焊接結構，分兩瓣，主密封面堆焊不鏽鋼，軸孔中心相對於閥體中心偏心，偏心量為h ，其基本結構形式如圖5所示。
圖5 閥體剖檢視
閥體在焊接車間焊接完成並經退火、探傷合格後才能轉入加工車間進行劃檢及加工。閥體劃檢時應以a 、b平面為基準相互校借調平工件，根據軸孔加工餘量劃閥體水平中心線x—x，劃檢閥體高度方向各部位加工餘量並劃找正平線及加工線；以φ 1為基準劃檢閥體各圓方向加工餘量並劃找正圓線及加工線，劃閥體垂直中心線y—y並按閥體軸孔偏心量h劃閥體軸孔垂直中心線；閥體加工主要質量控制要點為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。
閥體基本加工順序為：劃檢→銑合口面、留修銑量、鑽鍃把合孔→組圓→迴線→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→重新劃檢→修銑合口面→組圓→迴線、劃定位銷孔加工線、劃非加工面錯牙線→合口面搭焊→同鑽、鉸合口面定位銷、裝銷→割搭焊、處理缺陷→鏟磨非加工面錯牙→粗車→粗鏜→探傷→精車、精磨→精鏜→探傷→閥體水壓試驗→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→活門動作試驗→閥體清理收尾→閥體清理塗裝。
閥體主要加工裝置為立車和鏜床，粗車、粗鏜時可以用普通立車、普通鏜床；精車、精鏜時需要用數控立車、具有轉台的數控鏜床，利用數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；利用具有轉台的數控鏜床精鏜閥軸軸孔以保證軸孔的位置度和尺寸。由於閥體密封面表面粗糙度要求很高，車序達不到圖樣要求，需用磨頭進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時所需要的主要工裝包括：
閥體密封面檢查樣板、閥體水壓試驗工具、蝶閥密封及動作試驗工具。
2.活門的加工工藝、主要工裝及裝置
活門為鋼板焊接結構，基本結構形式如圖6所示。
圖6 活門剖檢視
活門在焊接車間焊接完成並經退火、探傷等合格後才能轉入加工車間進行劃檢及加工。活門劃檢時以a、b平面為基準相互校借調平工件，根據軸孔加工餘量劃活門水平中心線x—x，劃檢活門高度方向各部位加工餘量並劃找正平線及加工線；以φ 1為基準劃檢活門各圓方向加工餘量並劃找正圓線及加工線，劃活門垂直中心線y—y並按活門軸孔偏心量h劃活門軸孔垂直中心線；活門加工主要質量控制要點為l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。
活門主要加工裝置為立車和鏜床，粗車、粗鏜時可以用普通立車、普通鏜床；精車、精鏜時需要用數控立車、數控鏜床，利用數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劃後加工，但為了保證機組互換性，活門與密封壓板把合孔均需數控鏜床分度加工。 活門軸孔精鏜時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
活門上的主密封採用整圈高硬度實心橡膠圍帶，用不鏽鋼壓板及螺栓固定在活門上，其密封緊量可以通過不鏽鋼壓板進行微調，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。活門在全關位置時， 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。蝶閥閥軸密封屬於運動密封，一般採用四道組合密封。
閥軸設有鋼套，鋼套外側設兩道o形密封，內側設兩道密封，一道接近閥體內圓，採用整圈o 形橡膠密封，另一道在閥體外側，採用兩圈v形密封， 這種結構的好處是泥沙不會進入軸瓦，既可保證鋼套拆卸方便，又可保證活門轉動靈活，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開啟旁通閥充水平壓，待監測到的蝶閥上下游壓力差滿足要求時才允許開蝶閥。均壓監測採用壓力變送器或差壓變送器，旁通閥採用液壓操作針閥，其開啟和關閉時間在正常操作條件下應在0～20s（可調），以防開關時發生過大的水擊壓力。
三、蝶閥的作用和製造準則
蝶閥的作用：
1) 機組事故情況下，動水緊急關閉，以防止事故擴大。
2) 檢修水輪機時，截斷水輪機進水。
3) 機組長期停運時，截斷上游來水，減少導葉磨蝕和沖蝕，防止機組蠕動。
由上可知蝶閥的主要作用是封水，因此蝶閥的製造準則是保證蝶閥密封可靠，動作準確、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作準確、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、主要工裝及裝置
1.閥體的加工工藝、主要工裝及裝置
閥體為鋼板焊接結構，分兩瓣，主密封面堆焊不鏽鋼，軸孔中心相對於閥體中心偏心，偏心量為h ，其基本結構形式如圖5所示。
圖5 閥體剖檢視
閥體在焊接車間焊接完成並經退火、探傷合格後才能轉入加工車間進行劃檢及加工。閥體劃檢時應以a 、b平面為基準相互校借調平工件，根據軸孔加工餘量劃閥體水平中心線x—x，劃檢閥體高度方向各部位加工餘量並劃找正平線及加工線；以φ 1為基準劃檢閥體各圓方向加工餘量並劃找正圓線及加工線，劃閥體垂直中心線y—y並按閥體軸孔偏心量h劃閥體軸孔垂直中心線；閥體加工主要質量控制要點為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。
閥體基本加工順序為：劃檢→銑合口面、留修銑量、鑽鍃把合孔→組圓→迴線→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→重新劃檢→修銑合口面→組圓→迴線、劃定位銷孔加工線、劃非加工面錯牙線→合口面搭焊→同鑽、鉸合口面定位銷、裝銷→割搭焊、處理缺陷→鏟磨非加工面錯牙→粗車→粗鏜→探傷→精車、精磨→精鏜→探傷→閥體水壓試驗→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→活門動作試驗→閥體清理收尾→閥體清理塗裝。
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