之前介绍JIS日标不锈钢截止阀标准，现在介绍水电站锥形阀结构原理目前不少水电站为了保证机组停机检修时,不使河流断流,保护下游环境,需要固定锥形阀进行生态放流,要求有较高的排放系数,确保下游建筑物以及有压管道经济安全,节省投资资金。文章对固定锥形阀的常用结构特点进行对比分析,研究各种结构的排放系数,为今后固定锥形阀的选用提供参考依据。文章介绍了固定锥形阀常用结构特点,并对各结构的排放系数进行CFD计算对比分析。锥形阀通常作为水轮发电机组旁通阀的自由排放阀，或是连续排放流量控制。由于采用倒置锥形柱塞阀芯而得名，简称锥形阀，又因其具有优异的消能效果，故又称消能阀。锥形阀除了在流道终端设置有锥形阀芯之外，所有运动部件全部设置在阀门的过流通道外部，使得阀**部流道通常顺滑，流量大而压降损耗少，其在整个工作范围内不会产生气蚀及振动；

上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀该阀在整个工作范围内不会产生气蚀及振动，在小流量时仍具有良好的流量控制效果。其结构为一个固定的倒置锥形，*水力设计形体及用来降低振动的4个导流翼叶片支撑，流量则由外部活动套管的前后移动来控制，阀体上分别设有金属对金属的阀座和或补充性的软密封阀座，或两者构成了复合式的阀座确保密封性能。在排放到大气中时，水流以宽广的锥形角度扩散，并分解为稀薄喷淋形态，将能量消耗在空气之中。通常根据实际需求，可以要求控制水流区域，则在出口安装一个不同形式的导流罩，这不仅能将空气与充分水混合，而且还集中流量。 固定锥锥形阀测试的结果显示没有明显的振动,这取决于水流中的空气量，当固定锥形*开启时，不论有导流罩或没有其排放系数都是0.9左右。安装在压力管道出口处、具有锥形出流段的阀门称为锥形阀。

锥形阀通常作为水轮发电机组自由排放的旁通阀，或用于连续排放及流量控制。由于采用了倒置锥形柱塞阀芯而得名，简称锥形阀，又因其具有优异的消能效果，故又称消能阀。因常用于农田灌溉，又称为灌溉阀。锥形阀除了在流道终端设置有锥形阀芯之 外，所有运动部件全部设置在阀门的过流通道外部， 使得阀体内部流道通常顺滑，流量大而压降损耗少， 其在整个工作范围内不会产生汽蚀及振动，在小流量时仍具有良好的流量控制效果。

(2)水电站锥形阀结构原理分类

锥形阀有两种结构形式，排放型和管中型。

①排放型锥形阀（图23-62)由一个固定的锥体（由6片经过特殊设计的筋板支撑）和一个可移动的不锈钢套管组成。流量的控制通过不锈钢套管前后移动来实现，套管和锥体之间设有两层密封（主密封为金属密封，次密封为橡胶软密封，实现零泄漏）。

排放型锥形阀工作时，水流以宽广的锥形角度扩散，由于水流和空气大面积的摩擦产生雾化（类似雨伞的效应），达到的消能效果，使出口水流不直接冲击地面（或水面）。

如果现场情况要求抑制水流的冲击范围，可加装导流罩（此时为防止出流水回流需加装两条补气管）， 以此起到控制水流冲击范围的作用。

排放型锥形阀经理论模型测试和现场安装整阀实测，在运行期间均无明显的振动。在承压承流范围内，均能保证无汽蚀现象的产生。出水水流只会在出口部件边缘断裂，不会产生局部气泡导致阀体振动。 阀门在运行行程中，无论是否安装导流罩，其排放系 数和阀门开度均呈线性比例关系。

二、水电站锥形阀结构原理主要技术参数

1.阀体材料：球墨铸铁、碳钢、不锈钢

2.公称压力PN：0.6～4.0MPa

3.公称通径DN:200～2000mm

4.强度试验：PN×1.5

5.密封试验：PN×1.1

6.使用温度T:0～70℃

7.连接形式：法兰、焊接

8.适用介质：水、污水

9.操作机构：蜗轮、电动、液动、气动（执行机构另附使用说明）

10.流量特性

排放型锥形阀具有下列优点：

a.    水力条件好，具有较其他阀门低的流阻系数， 彡=0. 75〜0. 83或更低。

b.    结构简单，重量轻，所有传动部件均设置在阀体之外，一目了然，便于维护检修。

c.    启闭力小，操作轻便，可适用于无电源的中小形水利工程场所，可设置电、气、液动操作启闭机构，轻松实现遥控或无人值守自动运行。

d.    泄流时喷出水舌为喇叭状，空中扩散掺气， 消能效果好，简单消能池或不用做消能措施，如设置为淹没式出流，则水下的消能亦很简单。

e.    流体通过内部6条导流翼进行均匀分割，不会产生漩涡和振动。

f.    其阀门的启闭或流量控制则由外部套管的上 下移动来带动锥形阀芯的动作实现控制，套筒与阀体之间通过导向环和0形圈实现导向和密封，使阀的 流量系数与阀开度具备一定的比例关系。

g.    针对不同状况和压力的流体介质，可以设置金属硬密封和氟塑料软密封。采用高强度合金不锈钢耐磨阀座设计的复合密封结构兼具金属对金属硬密封 和软密封的特性。

h.    可限制发散角度，使流体分解为稀薄喷淋形态或环状对流达到冲击抵消的目的，同时适应不同现场的需求。

i.    根据阀门水平线与中轴线的夹角大小，以180°水平安装为常见，此外采用的方式有45°， 60°, 90°。

排放型锥形阀的布置与枢纽建筑物有密切关系， 如布置不妥，将因射流引起对建筑物的冲刷或形成的雾气给电站的运行带来麻烦，以及放水时引起的显著振动，因此，布置形式必须慎重考虑，建议根据地貌和实际情况，主要从出口方式、安装方式和发散方式三个方面入手，合理安排锥形阀的布置。

a.    出口方式的选择。淹没式——适合水头较低的沟渠等灌溉或饮用水系统，出口四周都为宽阔平坦，以沙石地形为主。喷射式——适合水头较高、陡峭山体场合。

b.    安装方式的选择。水平安装——适合于消能池较薄弱、但场地宽广、周围无建筑物。垂直安装——适合场地狭小或近距离建筑物较多。可选角度安装——介于水平安装与垂直安装之间。

c.    发散形式选择。自由发散型在空气中自由发散，根据水头大小形成不同范围的发散区域。限制发散型——利用导流罩有效控制锥形阀的出口发散程度，用于水头高，出口狭小，涉及建筑物或其他设施等；用户应根据设计消能池或泄洪渠的具体尺寸选择合适的导流罩。

②管中型固定锥形阀图23-63为管中型固定锥形阀的结构图。管中型锥形阀主要由阀体、喷管、 套筒闸、锥体、浮动阀座、速度导流器、能量导流器 (按需要配备）、驱动机构等组成。

水电站锥形阀结构原理管中型固定锥形阀特点如下：

a.    具有开启度-流量系数的线性特性；

b.    汽蚀能有效控制，固定锥形阀座后端*的锥形，使汽蚀发生的部位不在喷管的管壁上，阀门后端的速度和能量导流器，使汽蚀区域与阀体金属壁分开，气泡在阀体内破裂，而非在阀体金属壁破裂，阀门免遭汽蚀破坏；

c.    振动小，当阀门开启度小于10%，也不会振动；

d.    浮动阀座及金属密封设计，保证了密封效果， 延长了阀门的使用寿命；

e.    低流阻损失，可再较低压差下，满足流量控制的要求；

f.    驱动机构位于阀体外部，操作力矩小，维护容易；

g.    阀门抗阻塞能力强。

管中型固定锥形阀抗汽蚀机理如图23-64所示。 当水流经过阀座与套筒闸进入气泡形成区时，由于水流速较快，压力较低，水形成微小气泡，气泡不断地融合形成较大的气泡，气泡随水流进入能量导流器前的爆炸区时，水流速急剧变换，且能量导流器的阻力 作用使压力升髙、气泡破裂，含较少气泡的水大部分流经导流器进入下游管道，避免汽蚀对下游管道的破坏。较小部分水流回流至速度导流器外围，被气泡形成区的低压水流，通过速度导流器的小孔吸人导流器内部，形成保护速度导流器表面环状水流，同时保护阀体免受汽蚀破坏。与本文相关的产品有不锈钢波纹管密封安全阀