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、連接管、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.連接管 3.閥體 4.旁通閥座 5.伸縮節 6.重錘 7.接力器

　　閥體采用鋼板焊接結構，其上設有連接上游連接管的上游法蘭和用于連接下游伸縮節的下游法蘭、地腳支座、支撐活門的兩個閥座、全閉和全開位置設置液壓 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 便于安裝、檢修。為了適應這種水平移動，接觸表面應 加工平滑，并涂有潤滑劑。

圖2 閥體示意圖

　　活門采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，蝶閥采用雙偏心結構，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、剛度和水力性能。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采用翼形設計，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系數最小，可有效提高水力資源的利用率。

圖3 活門示意圖

　　活門上的主密封采用整圈高硬度實心橡膠圍帶，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。蝶閥閥軸密封屬于運動密封，一般采用 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，采用整圈O 形橡膠密封，另一道在閥體外側，采用兩圈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打開旁通 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、蝶閥的作用和制造準則

　　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，因此蝶閥的制 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、主要工裝及設備

　　1.閥體的加工工藝、主要工裝及設備

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

圖5 閥體剖視圖

　　閥體在焊接車間焊接完成并經退火、探傷合格后 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，根據軸孔加工余 量劃閥體水平中心線X—X，劃檢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為基準劃檢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、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→重新劃檢→修銑合口面→組圓→回線、劃定位銷孔加工線、劃非加工面錯牙線→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→閥體清理涂裝。

　　閥體主要加工設備為立車和鏜床，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、具有轉臺的數控鏜床，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;利用具有轉臺的數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、主要工裝及設備

　　活門為鋼板焊接結構，基本結構形式如圖6所示。

圖6 活門剖視圖

　　活門在焊接車間焊接完成并經退火、探傷等合格后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，根據軸孔加工余量劃活門水平中心線X—X，劃檢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為基準劃檢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。

　　活門主要加工設備為立車和鏜床，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后加工，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

　　活門與閥體分別按A、B平面調平，并調整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)，同時調整活門與閥體間隙均勻，按實測尺寸配銑定位工具。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精鏜活門軸孔。測量活門軸孔端面與閥體 軸孔端面的距離，按實測尺寸配車軸承鋼套。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時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、蝶閥密封及動作試驗工具。

五、蝶閥的裝配及試驗

　　蝶閥在加工廠內需要進行的試驗主要有閥體水壓 試驗、蝶閥密封性能試驗以及活門動作試驗等。

　　蝶閥的裝配及試驗主要過程有如下(共27個步 驟)：①在閥體的密封槽內安放密封橡皮條，與閥體 合縫面處密封橡皮條粘牢。②閥體與上水壓試驗蓋裝 配。③將方箱均勻擺放并固定在裝配平臺上。④將閥 體與水壓試驗蓋組合體翻身，落在方箱上(如圖8所 示)。⑤閥體與水壓試驗蓋裝配。⑥將閥體兩軸頭處 水壓試驗蓋裝上并把緊。⑦閥體充水，按圖樣要求作 水壓試驗，檢查閥體和兩軸頭處是否漏水，升壓應分 段進行，各階段無異常方可繼續升壓,保壓試驗時間為30min。⑧閥體水壓試驗合格后，卸壓，放水，拆水壓 試驗蓋,加工表面涂油保護。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。⑫將水壓試驗蓋放在 方箱上，把方箱固定好。⑬將閥體、活門組合體平穩吊 起, 閥體、活門密封面向上，慢慢對正水壓試驗蓋上的 把合孔并落在水壓試驗蓋上，擰緊螺釘。⑭將伸縮節對 正在閥體法蘭上面的把合孔，把緊伸縮節螺釘(如圖9 所示)。⑮充水，檢查有否滲漏現象，如漏水，則進行 處理，待不漏后方可升壓做蝶閥密封性能試驗，時間30min，漏水量應符合圖樣要求(在作水壓試驗及漏水 試驗時，要將壓力管路固定好，以免引起振動，影響壓力表指針的擺動)。⑯密封試驗合格后，放水，拆伸縮節，拆水壓試驗蓋，把閥體與活門組合體放在方箱上。

1.水壓試驗蓋 2.閥體 3.方箱 4.壓板螺釘

圖8 閥體水壓試驗圖

1.伸縮節 2.閥體 3.方箱 4.壓板螺釘 5.水壓試驗蓋

圖9 蝶閥密封試驗圖

　　⑰按圖樣裝轉臂，轉臂中心線對準閥軸的全關線(在裝 轉臂之前裝指示裝置底板)。⑱用搭焊塊將轉臂與閥軸 搭焊在一起，焊時應注意不應使轉臂與閥軸相對位置移動。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，用吊車吊轉臂做活門開關試驗。 裝重錘并做重錘自關閉試驗。在重錘的作用下活門應 達到關閉狀態(為防止沖擊過大，可使用起重機慢慢落 下重錘)。配裝刻度板及行程開關。 裝配操作試驗合格后拆開，清理。 按圖樣要求涂裝。

六、結語

　　由于蝶閥結構簡單，操作方便，因此應用廣泛， 本文系統分析了蝴蝶閥的結構特點及制造工藝，為哈電蝶閥的制造積累了經驗。