一、簡介  

重錘式蝶閥是目前國內外較先進的管路控制設備，主要安裝于水電站水輪機進口，用作水輪機進口閥；或安裝于水利、電力、給排水等各類泵站的水泵出口，代替止回閥和閘閥的作用。工作時，該閥與管道主機配合，按照水力過渡過程原理，通過預設的啟閉程序，實現管路的可靠截止，有效消除管路水錘，起到保護管路系統安全的作用。  

二、基本工作原理  

重錘式重錘式蝶閥儲備的關閥能量為重錘勢能，又分為重錘式自動保壓重錘式蝶閥（簡稱重錘保壓型）和鎖定型重錘式自動保壓重錘式蝶閥（簡稱重錘鎖定型），使用工況主要有離心泵工況、軸流泵工況和水輪機工況等。  

開閥離心泵工況（包括離心式混流泵）：先啟動泵，延遲預定時間后開閥。  

開閥軸流泵工況（包括軸流式混流泵）：泵閥同時開啟，或先開閥至一定角度，再啟動泵。  

開閥水輪機工況：先開啟旁通閥平衡壓力，再開閥，后開啟水輪機。  

各種工況一般均要求在停機或停電的同時關閉閥門。  

基本電液工作原理如下：  

開閥時，電磁閥換向，油泵啟動，液壓油經流量控制閥、高壓膠管進入油缸，推動活塞，帶動與之相連的杠桿舉起重錘開閥。開閥到位后自動保壓系統啟動；電機繼續給保壓蓄能器充壓。壓力達高壓力設定點后，油泵停機。旋轉流量控制閥手輪可以調整開閥時間，調整范圍為10~90秒。  

系統泄漏，壓力降至低壓力設定點，油泵電機自動啟動，達高壓力設定值后停機。  

關閥時，電磁閥換向，油缸內壓力油經快、慢關節流閥、高壓膠管、電磁閥回到油箱，重錘落下，連桿帶動蝶板旋轉關閥，迅速切斷前約70%行程的大部分水流；后30%行程則緩慢關閉。快慢關角度及各階段緩沖時間可以根據管道實際工況進行調節，有效消除管道水錘；調整時間為快關2秒~25秒，慢關6秒~90秒。  

啟閉過程中，可通過停止按鈕使閥門停止在任意中間位置。停止動作主要用于系統調試。  

手動泵主要用于系統調試。在無電或油泵不能正常工作的情況下，搖動手動泵，也可完成閥門的開啟和系統的保壓。打開常閉截止閥，在重錘勢能和動水力矩的作用下，連桿帶動蝶板旋轉關閥。  

三、結構說明  

重錘式重錘式蝶閥主要分為閥門本體、傳動系統、液壓站、重錘蓄能機構、鎖定裝置、電氣控制系統等六大部分。  

1、閥門本體  

閥門安裝形式為臥式安裝。  

閥門本體按密封形式分為金屬硬密封（H）和橡膠軟密封（X）兩大類。  

金屬硬密封為三偏心+大偏心結構，密封圈為不銹鋼片/柔性石墨復合層疊，閥座為堆焊硬質合金。橡膠軟密封為雙偏心+大偏心結構，密封圈采用優質丁腈耐磨橡膠，閥座為銅合金或不銹鋼。雙偏心結構減小了、三偏心結構甚至消除了開關過程中主密封副的摩擦，使閥門啟閉輕松、密封可靠，大大延長了密封副的使用壽命。額外增大的一道偏心則增強了閥門的自關閉、自密封性能，即關閥時，加大了的水力偏心力矩協助關閉；到位后，力矩使閥門赿壓赿緊。  

流道內各零件結構均為提高閥門的水力性能進行了優化設計，大大降低了閥門的流阻系數。閥體內表面經過精細加工；DN≤1200mm時，蝶板采用流線型平板結構，DN＞1200mm時，蝶板采用雙平板桁架式結構；閥軸采用半軸結構；閥軸支撐采用自潤滑無鉛含油軸承。軸頭密封采用自密封V形密封圈。維護時不用拆卸傳動裝置的任何部分即可對密封件進行調整和更換。  

閥門安裝形式為臥式安裝。  

2、傳動系統  

傳動系統由液壓油缸、連桿機構和傳動支架組成。用于水電站時液壓油缸又稱為接力器，是閥門啟閉的動力執行機構。  

傳動系統一般位于沿水泵水流方向的左側（水輪機水流方向的右側），也可根據用戶要求采用反裝型系統，將其置于管道另一側，但必須在訂貨時說明。  

重錘式液壓油缸為伸縮式柱塞缸。  

老的油缸缸筒內壁加工要經過半精鏜、精鏜、精鉸、滾壓等精加工工序，耗費材料多、生產率低、廢品率高。本重錘式蝶閥采用了精密冷拔——珩磨新工藝，使缸筒材料的屈服強度、抗拉強度等綜合機械性能及耐磨性得到顯著的增強，各項技術指標超過了ISO4394/Ⅰ國際標準的規定，生產效率提高近十倍。同時，油缸導向采用引進美國Shamban公司技術的優質復合耐磨材料斯來圈，使配合間的最大靜磨擦力降低到基本接近滑動摩擦力，消除了慢關時有可能出現的爬行現象，大大提高了油缸的工作性能和使用壽命。  

油缸上設有快慢關行程調節裝置和快慢關時間調節裝置。老式的快慢關時間調節節流閥為螺紋傳動升降式調節，閥座、螺母座、閥桿包括各道螺紋都必須有較高的同心度，加工精度要求高，而調節螺紋同時又要承受液壓推力，使用中很容易造成磨損、卡阻，調節起來很不方便。  

本重錘式蝶閥快慢關時間調節節流閥改用360度循環調節、液壓螺紋雙重鎖緊的方式，取消了升降式螺紋，降低了加工要求；閥桿在360度內循環旋轉，即可實現關閥速度快→慢→快→慢的轉換，調節到位后靠缸內油壓力和鎖緊螺母雙重鎖緊定位。調節閥上還設有指針、標牌，操作者可以清楚地看到速度處于上下限間的什么位置，使用起來十分便利。  

連桿機構、閥桿與鍵之間加工精細，配合緊密，保證開關無空程。傳動支架上設有開度標牌，同步指示蝶板位置；同時配有可靠的全開、全關限位裝置，保證無過開、過關現象。  

3、液壓站  

液壓站包括電機、油泵、手動泵、溢流閥、流量控制閥、截止閥、電磁換向閥、保壓蓄能器、壓力開關、液壓集成塊、油箱、過濾裝置、高壓軟管等。  

液壓站與閥門、傳動系統緊密結合為一個整體，使其占用空間降至最小；但也可以按照機房實際操作需要采取分體式安裝。  

電磁閥有正作用型（帶電開閥、失電關閥）與反作用型（失電開閥、帶電關閥）兩種類型供用戶選擇。  

老式的液壓站集成塊為平板式結構，保壓蓄能器為閥門廠自制的臥式彈簧式蓄能器，結構松散，占用空間大；同時因為截止閥、甚至電磁閥也是閥門廠自行制造的非標件，因為設備、工藝條件的差距，形成了普通閥門廠制造液壓元件的尷尬；電磁閥、截止閥的性能成了制約產品質量進一步提高的瓶頸。  

本重錘式重錘式蝶閥改用了我公司技術人員自行設計的立體式液壓集成塊，結構緊湊，占用空間小；蓄能器采用GB/T2352標準立式蓄能器，截止閥、電磁閥采用上海航海儀器總廠達到國際先進水平的力士樂系列（安裝面按DIN24340）產品，實現了元件的標準化，保證了產品的質量，液壓系統的保壓時間至少在168小時以上。  

4、蓄能機構  

重錘式產品的蓄能機構為舉升至一定高度的重錘。重錘用杠桿與連桿相聯。閥門工作時，油缸、連桿機構推動閥桿開閥的同時，將重錘舉升至一定高度，使其長期保持一固定的重錘勢能，一旦管路需要，重錘迅速釋放，實現關閥，控制簡單可靠。自動保壓系統中，當油缸壓力不足以舉升重錘時，壓力開關動作，油泵電機將自動啟動補充油壓。系統還設置了雙重保護功能，即當低壓力繼電器故障失效，不能控制電機啟動時，若重錘下掉，剛一離開全開位，全開位行程開關釋放，電機馬上啟動，實現壓力自保。  

5、鎖定裝置  

為了使系統更加簡單可靠，反應更加靈敏，本閥控制系統在充分保證零部件性能的情況下，取消了自動鎖定裝置，避免了可能出現的誤拔鎖故障、拔鎖不到位故障、拔鎖失效故障等，只配備一種簡單的手動檢修鎖定裝置。閥門全開工作狀態時，若需檢修系統，將鎖定銷手動投入，即可進行液壓元件的拆裝。檢修完畢，系統壓力恢復正常，即可將鎖定銷手動解除，進入正常工作狀態。  

6、電氣控制系統  

電氣控制系統包括電氣控制箱、備用電源、接線盒、電纜以及安裝于其他部件上的壓力開關、傳感器和行程開關等。系統動力電源等級為380VAC，控制電源一般為220VAC，也可以根據用戶要求選用220VDC、110VDC等其他電源等級。  

電氣控制系統分為普通繼電控制型和PLC智能控制型兩種類型。  

普通繼電控制型邏輯運算用繼電器來實現；它不僅可以就地操作，也可以接入DCS系統實現遠程控制，遠程與就地狀態用萬能轉換開關切換。可以接收的遠程信號有：開閥、關閥、停止、水泵狀態、管道壓力（差壓）等；輸出供遠程DCS監控的信號有：閥門開度位置信號（0o、15o、75o、90o）、遠程狀態信號、油泵狀態信號、鎖定狀態信號、故障信號（電機過載、開閥超時、關閥超時、鎖定故障）、閥門狀態4~20mA模擬量信號等；除了閥門狀態4~20mA模擬量信號外，其余信號均為無源的干接點開關量信號。  

PLC智能控制型邏輯運算用可編程控制器PLC來實現，這不僅提高了系統邏輯運算的可靠性，而且操作簡單，便于維護，同時因為其功能的擴展、加上文本顯示器、觸摸屏等人機界面的使用，使其在智能化方面的優勢得到了充分體現。  

PLC智能控制型系統可以設計成每臺閥門配備一只控制箱，也可以設計成數臺閥門共用一只控制箱。工作狀態下，閥門開度、遠程狀態、鎖定狀態、油泵狀態、油壓狀態、油溫狀態、油箱液面高度、以及電機過載、開閥超時、關閥超時、鎖定故障等故障信號，均從各個開關、傳感器輸入PLC，通過人機界面進行監視；系統同時對發生的問題進行分析、發出報警信息或自動采取緊急措施。各種需要調節的參數，如油壓保壓范圍、泵閥聯動延遲時間、管道允許開閥差壓值等，則可以直接在人機界面的調整菜單下進行設定。  

可編程控制器利用遠程通訊接口，可直接通過光纜或電話線路與中央計算機進行遠程信息傳輸，使中控室對系統進行管理和集中控制。對于在偏遠地區運行或分散安裝的閥門，也可采用無線收發裝置進行遠程遙控，實現無人化管理。  

控制系統還可配備用電源。一般情況下，當控制系統失電時，閥門自動關閉；當配備備用電源后，控制電源故障時，備用電源自動接入，保證系統以及電磁換向閥的供電，使閥門繼續保持在工作狀態。只有中控室關閥信號發出時，閥門才隨之按程序關閉。