快速关断阀

热电厂机组安全系统的组成部分

快速关断阀是热电厂机组安全系统的重要组成部分，是保证抽汽机组安全运行、防止抽汽管道蒸汽倒流引起汽轮机超速事故的重要安全设备。

快速关断阀

为此，国家电力公司在其下发的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中第8.1.10条特别强调“抽汽机组的可调整抽汽逆止门应严密、联锁动作可靠，并须设置有能快速关闭的抽汽截止门，以防止抽汽倒流引起超速“。当前抽汽机组为了防止抽汽倒流引起超速采用的安全措施是在抽汽管道上安装逆止门，但是当前应用的抽汽逆止门关闭响应慢、关闭不严密、可靠性差、无法有效防止抽汽倒流的缺陷，曾经造成数起抽汽倒流引起严重超速的重大事故，存在安全生产的重大隐患，因此很有必要在此管路上加装一种新型的、更安全可靠的快速关闭阀以有效防止事故的发生，切实提高机组的安全性能。

电液控制快速关断阀结构及原理

由液压执行器、机械转换机构、三偏心蝶阀及电气控制系统四部分组成。

1、液压执行器

液压执行器由一个集成式液压控制系统、由动力油源、蓄能器、控制阀块、油缸等组成，执行器的液压油缸输出为直行程，油缸活塞与机械转换机构的齿条通过螺纹连接在一起。

2、机械转换机构

机械转换机构由一条齿条、齿轮传动机构组成，由它把液压油缸的直行程输出转换为角行程输出。机械转换机构通过法兰与阀门本体连接起来，其内的齿轮直接与蝶阀的驱动相连，带动蝶阀阀板执行各种动作，从而实现执行器对蝶阀的控制，完成快关等各种动作功能。

3、阀门

阀门具有良好的严密性、零泄漏、无卡涩、寿命厂、力矩小。为保证阀门运行的安全性和可靠性，与电液控制快速关断装置配套的阀门，应选用优质三偏心金属密封蝶阀。有多种进口和国产阀门可选。

4、电气控制系统

电气控制部分由操作单元、控制器、显示和报警单元组成。

操作单元有自动、手动、远方和就地操作方式。在自动方式下，接受汽轮机主汽门关闭或油开关跳闸等保护信号，对阀门实施快速关闭；在控制室内可进行手动远方操作，对阀门实施快速关闭，正常开启和关闭、阀门活动试验等功能；设有与手动远方操作相同功能的手动就地操作方式，以便于调整试验和在事故情况下的紧急处理。

控制器接受操作单元信息，进行逻辑判断，输出功能指令，控制电磁阀、实现各种功能控制。电磁阀为常态失电、带电工作。控制器还接受系统油压信号，控制油泵的启、停，使油系统保持恒压运行。

显示和报警单元设有：阀门“开启”“关闭”“活动试验”“快关”等工作状态显示；油系统油压低、油箱油位低、蓄能器气压低、电机过热等故障报警。

工作原理：电液控制快速关断阀由电气控制装置、执行机构和阀门组成，结构原理。控制信号通过控制器输出控制指令，由液压执行机构驱动阀门动作，实现各种控制功能。

一种新型弹簧快速关断阀

快速关断阀（快关阀）是电厂汽轮机组安全系统的重要组成部分，是保证汽轮机组安全运行、防止管道蒸汽倒流引起汽轮机超速事故的重要安全器件。抽汽机组为了防止抽汽倒流引起超速采用的安全措施是在抽汽管道上安装逆止阀，但是当前应用的抽汽逆止阀存在事故关闭时响应慢、不严密、无法有效防止抽汽倒流的缺陷，曾有机组因此发生过重大事故。

弹簧快关阀就是针对以上问题所研发的一种新型的集成型电液控制快关阀，其以弹簧作为快关动力，采用先进的电液控制技术进行自动控制，阀门及其驱动控制机构自成一体，不需要外供控制油源，采用集成化、模块化设计。

结构与工作原理

弹簧快关阀由液压执行器、机械转换机构、阀门及电气控制箱组成（图1）。

（1）液压执行器

液压执行器包括REXA动力单元、双作用油缸、快关电磁阀以及用于检测双作用油缸杆极限位置的接近开关组件。这些组件采用集成化、模块化设计的方法有机地结合到一起，结构紧凑，无外部油源和油管路。该液压执行器是一个闭式执行器（也即油箱封闭），因而克服了传统的开式液压执行器必须保证油箱竖直向上的缺点，满足任意阀门轴安装方向的要求。

（2）机械转换机构

机械转换机构由一个齿条和齿轮传动机构组成，把双作用油缸的直行程输出转换为角行程输出。齿条的一端与双作用油缸的活塞杆相连，另一端与快关弹簧组件连接。机械转换机构通过法兰与阀门连接起来，其内的齿轮直接与阀门的驱动轴相连，带动阀门阀板执行各种动作，从而实现液压执行器对阀门的控制，完成快关等各种动作功能。

（3）阀门

为保证阀门运行的安全性和可靠性，快关阀的阀门选用了具有严密性、零泄漏、无卡涩、寿命长、力矩小等特点的三偏心金属密封蝶阀，其主要由阀体、蝶板、阀轴等组成。

（4）电气控制箱

电气控制箱包括操作显示、传感驱动、可编程逻辑控制单元（PLC）和箱体等部分，既可以就地完成所有操作，也可以实现集控室远方操作和与汽轮机主汽阀关闭等保护信号联动的自动快关。当电气控制箱接收到慢速开启或关闭阀门的指令时，它发出指令让REXA动力单元1上的步进电机带动油泵正反转，从而向双作用油缸2的右或左腔输出高压油，推动机械转换机构以实现阀门的慢速开启与关闭。当接收到快关指令，快关电磁阀3带电，油缸两腔沟通卸油压，在快关弹簧5的作用下阀门快速关闭。

在电气控制箱故障情况下，可通过手摇液压执行器电机上的手轮使阀门缓慢关闭。此外还可将液压执行器上的旁通阀打开，使快关阀在断电的情况下实现较快关闭。

主要功能及性能指标

（1）慢速开关

当PLC接收到慢速开关信号后，给步进电机发出脉冲指令，使电机朝相应的方向运转，将高压油输入到双作用油缸的右侧或左侧，从而带动齿轮及阀门朝开启方向或关闭方向运动，当接收到全开或全关位置的信号后，PLC仍持续发出指令一段时间确保阀门到达全开和全关位置。

（2）保位

当PLC未接收到任何指令时，电机、泵及齿轮不做任何运动。由于设备中的液压元件采用的是无泄漏式元件，因此阀门在此状态下保位。

（3）快速关闭

当PLC接收到快关信号后，PLC让快关电磁阀带电，双作用油缸两腔沟通卸油压，在快关弹簧的作用下，阀门快速动作至全关位置。

（4）缓冲

为了减小阀门在快关过程中形成的冲击，在阀门关至10%的行程时，双作用油缸中增加了可变节流缓冲。

5）状态显示及报警

对阀门“开启”、“关闭”、“快关”等工作状态进行显示，同时对“驱动器错误”、“开关阀时间过长”等故障进行监测和报警。快关阀的主要性能指标如下：