NB∕T 10511-2021 水电工程泄水阀技术条件.pdf
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1、 ICS 27.140 P 26 NB中华人民共和国能源行业标准 NB/T 105112021 水电工程泄水阀技术条件 Technical requirements for discharge valves of hydropower projects 2021-01-07 发布 2021-07-01 实施 国家能源局 发布 NB/T 105112021 I 目 次 前言 . II 引言 . III 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 2 4 技术要求 . 3 4.1 一般技术要求 . 3 4.2 选型与布置 . 3 4.3 结构 . 6 4.4 材料 . 13
2、4.5 控制保护 . 15 5 试验与验收 . 16 5.1 出厂试验与验收 . 16 5.2 安装与现场试验 . 16 6 标志、包装与运输 . 17 6.1 标志 . 17 6.2 包装、运输 . 18 附录 A(资料性) 泄水阀公称压力和公称尺寸系列 . 19 附录 B(资料性) 水平排放型锥形阀消力池尺寸 . 21 附录 C(资料性) 泄水阀典型布置图 . 22 NB/T 105112021 II 前 言 本文件按照 GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
3、 本文件由国家能源局负责管理,由水电水利规划设计总院负责日常管理,由能源行业水电金属结构及启闭机标准化技术委员会(NEA/TC21)负责具体技术内容的解释,执行过程中如有意见或建议, 请寄送水电水利规划设计总院 (地址: 北京市西城区六铺炕北小街 2 号, 邮编: 100120) 。 本文件起草单位:中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司、中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、湖北洪城通用机械有限公司、上海冠龙阀门节能设备股份有限公司。 本文件主要起草人:王兴恩、杨清华、谭守林、高伟、余俊阳、夏云秋、胡涛勇、崔稚、王洪运、徐勇、张旭毅、刘静、劳海军、卢
4、修迪、易春、韩一峰、宗万波。 NB/T 105112021 III 引 言 随着水电行业的不断发展,水电工程在泄洪、放空、泄放生态流量等泄水功能方面的要求越来越高。泄水阀具有结构布置紧凑、承压及运行水头高、适应性强、安装使用方便、启闭力小、易于电动和手动两用操作控制等优点,已在水电工程的泄水设施中得到广泛应用。 为规范水电工程泄水阀的技术要求,试验与验收,标志、包装与运输等工作内容,满足工程安全、运行可靠、经济合理、维护方便、环境保护等要求,根据国家能源局关于下达 2016 年能源领域行业标准制(修)订计划的通知 (国能科技2016238 号)的要求,经深入调查研究,认真总结泄水阀设计、制造、
5、运输、安装及运行的实践经验,在广泛征求意见的基础上,制定了本文件。 NB/T 105112021 1 水电工程泄水阀技术条件 1 范围 本文件规定了水电工程泄水阀的技术要求,试验与验收,标志、包装与运输。 本文件适用于水电工程泄洪、放空、泄放生态流量的锥形阀、活塞阀、球阀、闸阀。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 150.4 压力容器 第 4 部分:制造、检验和验收 GB/T 191 包装储运图示标志 GB/T 7
6、00 碳素结构钢 GB/T 984 堆焊焊条 GB/T 1176 铸造铜及铜合金 GB/T 1220 不锈钢棒 GB/T 1591 低合金高强度结构钢 GB/T 2352 液压传动 隔离式充气蓄能器 压力和容积范围及特征量 GB/T 3766 液压传动 系统及其元件的通用规则和安全要求 GB/T 4237 不锈钢热轧钢板和钢带 GB/T 5226.1 机械电气安全 机械电气设备 第 1 部分:通用技术条件 GB/T 5796.1 梯形螺纹 第 1 部分:牙型 GB/T 5796.2 梯形螺纹 第 2 部分:直径与螺距系列 GB/T 5796.3 梯形螺纹 第 3 部分:基本尺寸 GB/T 57
7、96.4 梯形螺纹 第 4 部分:公差 GB/T 6388 运输包装收发货标志 GB/T 9113 整体钢制管法兰 GB/T 9115 对焊钢制管法兰 GB/T 9119 板式平焊钢制管法兰 GB/T 12227 通用阀门 球墨铸铁件技术条件 GB/T 12229 通用阀门 碳素钢铸件技术条件 GB/T 12230 通用阀门 不锈钢铸件技术条件 NB/T 105112021 2 GB/T 13927 工业阀门 压力试验 GB/T 20878 不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分 GB/T 21465 阀门 术语 GB/T 24923 普通型阀门电动装置技术条件 GB/T 26640 阀门壳体最小壁厚
8、尺寸要求规范 GB/T 28270 智能型阀门电动装置 JB/T 8531 阀门手动装置技术条件 JB/T 10205 液压缸 NB/T 10078 水轮机进水球阀选用、试验及验收规范 3 术语和定义 GB/T 21465 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 泄水阀 discharge valve 用于泄水、可动水操作的阀门。 3.2 事故阀 emergency valve 布置在泄水阀上游侧,泄水阀发生事故时可动水关闭的阀门。 3.3 检修阀 maintenance valve 在静水中启闭,为事故阀、泄水阀提供检修条件的阀门。 3.4 锥形阀 cone valve 具有锥形体出
9、流段的阀门。 3.5 活塞阀 plunger valve 节流件为活塞体,在阀腔内作轴向运动的阀门。 3.6 额定行程 rated travel 节流件从关闭位置到指定全开位置上的位移。 来源:GB/T 214652008,2.13.6 3.7 NB/T 105112021 3 额定流量 rated flow Q 在规定的试验条件下,流体通过阀门额定行程时的流量。 来源:GB/T 214652008,2.13.9,有修改 注:单位为立方米每秒(m3/s) 。 3.8 最大静压差 maximum static pressure difference Pmax 阀门进口与出口的最大静压力之差, 注
10、:单位为巴(bar) 。 3.9 排放系数 discharge coefficient dC 实际流量与无阻尼条件下的理想流量的比值。 来源:JB/T 127962016,3.2 4 技术要求 4.1 一般技术要求 4.1.1 水电工程泄水阀的技术要求,试验与验收,标志、包装与运输除应符合本文件外,尚应符合国家现行有关标准的规定。 4.1.2 泄水阀前应设置事故闸门或事故阀作为其保护及检修的措施,事故阀可采用球阀、闸阀或蝶阀;当泄水阀后水位长期高于阀门时,宜在其后设置检修闸门或检修阀,检修阀可采用闸阀或蝶阀;事故阀或检修阀采用蝶阀时,蝶阀全开位置管道内流速不宜大于 5 m/s。 4.1.3 水
11、中污物较多时,泄水阀前宜设置拦污装置。 4.1.4 泄水阀周围应有检修空间和人行通道,人行通道宽度不应小于 600 mm。 4.1.5 作用在泄水阀上的荷载应包括最大静压差、动水压力和水锤压力;荷载应能传递至管路、支座或镇墩上。 4.1.6 具有防洪功能的泄水阀应设置应急电源,并宜设置无电应急操作器。 4.1.7 泄水阀与下游检修阀或检修闸门之间应具有闭锁功能。 4.2 选型与布置 4.2.1 泄水阀选型应综合考虑下列因素: a) 工程对阀门运行的要求; b) 阀门在水工建筑物中的位置、上下游管路通径、上下游水位、最大静压差、动水压力、水锤NB/T 105112021 4 压力; c) 过阀流
12、量要求和工作水头-开度-流量关系曲线; d) 水质、泥沙及污物情况; e) 阀门的控制要求; f) 制造、运输、安装、维修等条件; g) 技术经济指标。 4.2.2 泄水阀选型应能满足在最大静压差下正常开启,最大静压差大于 30 m 时,不宜选用闸阀。 4.2.3 当有消能或调节流量功能要求时,宜选用锥形阀或活塞阀。 4.2.4 泄水阀选用锥形阀时,宜满足以下要求: a) 过流部件采用碳钢材料,进口最大平均流速不宜大于 15 m/s; b) 过流部件采用不锈钢材料,进口最大平均流速不宜大于 30 m/s; c) 采用 45倾斜式排放布置,进口最大平均流速不宜大于 20 m/s; d) 布置在泄
13、水管路末端,采用管路中间布置需作专门研究。 4.2.5 泄水阀选用活塞阀时,进口最大平均流速不宜大于 9 m/s。 4.2.6 泄水阀选用球阀时,过流直径宜与管道公称直径相匹配。 4.2.7 泄水阀选用闸阀时,宜采用明杆结构。 4.2.8 对泥沙含量较大的河流, 泄水阀选型时应适当降低平均流速, 并考虑减少磨损和淤堵的措施。 4.2.9 泄水阀开启时间和关闭时间,宜在 60 s300 s 范围内。 4.2.10 泄水阀的公称压力选择应考虑最大静压差、水锤压力等荷载,公称尺寸选择应考虑流量、流速等因素,泄水阀公称压力和公称尺寸系列见附录 A。 4.2.11 应根据需要在泄水阀下游侧设置补气装置。
14、 4.2.12 对出口水流有消能要求时,宜在阀后设置消能设施或在阀体上考虑消能装置。 4.2.13 泄水阀的布置应便于操作、维护,并应考虑吊装空间。 4.2.14 泄水阀的布置应减小泄水时对水工建筑物、 岸坡及设备产生的不利影响, 并应满足以下要求: a) 宜设置在阀室或阀井内,阀室和阀井应考虑防水、排水、采暖、通风设施; b) 液压系统宜布置在泄水阀附近,电气控制箱或控制柜的布置宜方便操作; c) 应考虑拆装条件,必要时设置管路补偿接头; d) 事故阀、检修阀宜设置充水平压装置; e) 事故阀或检修阀与泄水阀之间的管路顶部宜设置进排气阀,管路底部宜设置排水阀; f) 使用手轮或手柄操作时,应
15、留有操作空间; g) 阀室内宜埋设必要的吊环、锚钩或设置专用的起吊设备。 4.2.15 泄水阀操作机构设置位置应便于操作, 当操作手轮距离地面超过 1.8 m 时, 宜设置操作平台。 4.2.16 泄水阀的额定流量应根据正常运行时的最小水头确定。 4.2.17 泄水阀额定流量,可按下列公式计算: NB/T 105112021 5 a) 当22d2 gVHC 时,按公式(1)计算: d2gQCHA (1) b) 当22d2 gVHC 时,按公式(2)计算: QVA (2) 式中: Q额定流量,单位为立方米每秒(m3/s) ; dC排放系数; H阀前后水压差,单位为米(m) ; A阀进口过流面积,
16、单位为平方米(m2) ; V阀进口允许最大平均流速,单位为米每秒(m/s) ; g重力加速度,单位为米每二次方秒(m/s2) 。 4.2.18 泄水阀的排放系数可按表 1 选择。 表 1 泄水阀的排放系数 阀门型式 固定锥形阀 活塞阀 球阀 闸阀 竖直排放型 水平排放型 排放系数 0.8 0.5 0.47 0.98 0.98 4.2.19 锥形阀布置应满足以下要求: a) 可采用水平或倾斜布置,倾斜布置时倾角宜采用 45,出流方式可采用淹没或对空排放; b) 采用淹没排放时,消力池应保证阀后出流口有足够的淹没深度和消能空间,水平排放型锥形阀消力池尺寸见附录 B; c) 采用对空排放时,应保证后
17、端有足够的消能空间; d) 采用倾斜布置时,宜采用钢筋混凝土固定,消力池应有足够的水垫深度。 4.2.20 活塞阀布置应满足以下要求: a) 可采用水平或竖直布置,出流方式可采用淹没或对空排放; b) 采用对空排放时,应保证后端有足够的消能空间; c) 采用淹没排放时,应保证阀后出流口有足够的淹没深度。 4.2.21 球阀布置采用末端排放时,应保证后端有足够的消能空间。 4.2.22 闸阀可根据布置要求加装延长杆。 NB/T 105112021 6 4.2.23 泄水阀典型布置图见附录 C。 4.3 结构 4.3.1 锥形阀主要由阀体、套筒闸、电动或液压驱动装置、进排气装置、导流罩等部件组成,
18、电动锥形阀典型结构见图 1,液动锥形阀典型结构见图 2。 37891012水流方向456 标引序号说明: 1阀体; 2电动驱动装置; 3进排气装置; 4阀轴; 5摇臂; 6滑块; 7锥体; 8套筒闸; 9阀座; 10导流罩。 图 1 电动锥形阀典型结构 NB/T 105112021 7 水流方向546789123 标引序号说明: 1液压驱动装置; 2指示装置; 3锁定装置; 4阀体; 5导向条; 6套筒闸; 7进排气装置; 8调节压板; 9导流罩。 图 2 液动锥形阀典型结构 4.3.2 活塞阀主要由阀体、阀座、活塞体、电动驱动装置等部件组成,水平排放型活塞阀典型结构见图 3,竖直排放型活塞阀
19、典型结构见图 4。 水流方向124538679 标引序号说明: NB/T 105112021 8 1阀体; 2曲柄; 3电动驱动装置; 4连杆; 5驱动杆; 6活塞体; 7阀座; 8出口管; 9补气管。 图 3 水平排放型活塞阀典型结构 654321789水流方向 标引序号说明: 1阀座; 2阀体; 3连接直管; 4进水弯管; 5传动装置; 6指示装置; 7电动驱动装置; 8阀轴; 9活塞体。 图 4 竖直排放型活塞阀典型结构 4.3.3 球阀主要由球体、中阀体、阀轴、自润滑轴承、端阀体、金属密封圈等部件组成,电动球阀典型结构见图 5,液动球阀典型结构见图 6。 NB/T 105112021
20、9 24135678水流方向 标引序号说明: 1电动执行机构; 2传动装置; 3中阀体; 4自润滑轴承; 5阀轴; 6端阀体; 7金属密封圈; 8球体。 图 5 电动球阀典型结构 51098123水流方向467 标引序号说明: 1液压驱动装置; 2阀轴; NB/T 105112021 10 3自润滑轴承; 4锁定装置; 5上游端阀体; 6中阀体; 7截止阀; 8端阀体; 9金属密封圈; 10球体。 图 6 液动球阀典型结构 4.3.4 闸阀主要由闸体、阀杆、填料、填料压盖、闸板等部件组成,电动明杆闸阀典型结构见图 7,液动明杆闸阀典型结构见图 8,电动暗杆闸阀典型结构见图 9。 8765432
21、1水流方向 标引序号说明: 1阀体; 2闸板; 3闸板螺母; 4阀杆; 5填料; 6填料压盖; 7支架; 8电动驱动装置。 图 7 电动明杆闸阀典型结构 NB/T 105112021 11 12345678水流方向 标引序号说明: 1液压驱动装置; 2支架; 3填料压盖; 4填料; 5阀杆; 6阀盖; 7闸板; 8阀体。 图 8 液动明杆闸阀典型结构 NB/T 105112021 12 1234568910水流方向7 标引序号说明: 1电动驱动装置; 2支座; 3填料压盖; 4填料; 5阀杆; 6阀盖; 7闸杆螺母; 8闸板; 9旁通装置; 10阀体。 图 9 电动暗杆闸阀典型结构 4.3.5
22、 阀体、球体等承压壳体件可采用组焊、锻造或铸造结构。 4.3.6 阀体最小壁厚应符合 GB/T 26640 的规定。 4.3.7 泄水阀与管路或设备宜采用法兰连接,并应选择匹配的法兰型式,钢制法兰型式应符合 GB/T 9113、GB/T 9115 或 GB/T 9119 的规定。 4.3.8 泄水阀密封宜采用金属-金属或组合密封结构,也可采用橡胶-金属密封结构。 4.3.9 泄水阀应有行程指示装置和极限限位装置。 4.3.10 锥形阀、活塞阀应能在任意开度位置安全锁定,球阀、闸阀应能在全开全关位置安全锁定。 4.3.11 泄水阀应具有失电自锁功能。 4.3.12 根据实际工况,泄水阀可设置消能
23、结构、进排气装置。 4.3.13 泄水阀使用手轮或手柄操作时,应按顺时针转动使阀门关闭,且操作力不大于 360 N 或操作NB/T 105112021 13 力矩不超过 200 Nm。 4.3.14 电动驱动装置的额定输出扭矩不应小于阀门最大启闭力矩的 1.25 倍, 液压驱动装置的驱动力不应小于阀门最大启闭力的 1.5 倍。 4.3.15 泄水阀采用手动及电动两用操作时,应有手动、电动互锁装置。 4.3.16 锥形阀结构应符合以下规定: a) 阀门额定行程不应大于公称尺寸的 50%; b) 根据布置要求可设置导流罩,导流罩的出口端直径不应小于公称尺寸的 2 倍; c) 倾斜布置时,支撑架设计
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