高压加热器是火力发电机组和核能发电机组的重要部件，其主要功能是利用从汽轮机末级抽取的蒸汽对给水进行加热，实现回热循环，提高机组的发电效率（图1）。高压快关三通阀安装在超超临界火电机组的高压加热器的进口，阀门公称通径为DN550，公称压力为PN420，工作温度为350℃。在高压加热器出现故障时，检测装置发出信号，使控制阀开启，从而使高压快关三通阀主路关闭，紧急切换给水到旁路，确保高压加热器安全地进行维修。

图1 高压加热器给水保护系统

2、工作原理

高压快关三通阀（图2）开启前，注水阀开启，介质流入到高压快关三通阀主路出口，使阀瓣上下两端的压力达到平衡状态。由于阀瓣上下两端所受压力的面积不相同（相差面积为阀杆截面积），下端面积大，上端面积小，总的作用力向上，从而使阀瓣向上运动，达到开启功能。此时主路开通，旁路关闭。

1．阀瓣2．弹簧蓄能密封圈3．下腔4．活塞5．上腔

6．下阀杆7．弹簧8．T形定位套9．销轴10．上阀杆11．手轮

12．碰撞螺母13．小支架14．调节螺母15．阀盖16．楔形垫

17．上腔小孔18．下腔小孔19．液压缸20．阀体

图2 高压快关三通阀

在高压加热器出现故障时，开启控制阀，将活塞下腔内的介质排空，而上腔由于与通道相通，始终是保持高压状态。所以活塞的上腔与下腔会存在压力差，由于活塞所受的向下合力远远大于阀瓣所受的向上合力，所以总的作用力向下，从而使阀瓣向下运动，达到关闭功能。此时主路关闭，旁路开通。

3、结构特点

（1）高压快关三通阀的开启或关闭不需要提供外部动力，完全依靠自身系统的压力差实现开关功能。通过简单调节控制阀，可以对阀瓣的关闭时间实现3～30s之间调节。

（2）在活塞的上腔，开有小孔与通道相通，使上腔的压力与介质压力相同。活塞的下腔也开有小孔，与控制阀管路相通，通过开启控制阀，可以实现对活塞下腔压力的排空（图3）。

图3 液压缸

（3）液压缸与阀盖之间、阀盖与阀体之间，均采用弹簧蓄能密封圈（图4），密封性能好，耐高压能力强，在动态运动和静态运动中均可使用。

图4 弹簧蓄能密封圈

（4）高压快关三通阀设置有手动操作机构。转动手轮，上阀杆可向下运动至与下阀杆相连，插入销轴，便可以通过手轮对阀瓣进行开启或关闭操作，使阀门多了一道安全保障。

（5）阀门阀盖连接采用自密封结构。在阀体与阀盖之间使用楔形垫，将介质压力变为楔形垫密封的驱动力，压力越高就越容易密封。

（6）阀瓣在关闭时会形成较大的冲击力。为了使密封面不受损坏，设计上采用2种保护措施。①密封面采用平面密封，不采用常规的锥面密封，可以减小擦伤力。②下阀杆T形定位套与小支架之间装有圆柱螺旋压缩弹簧。当阀瓣快要关闭时，下阀杆上固定的碰撞螺母接触到T形定位套，然后碰撞螺母与T形定位套一起向下压缩弹簧。弹簧的缓冲力可以通过调节螺母调节，可以减小阀瓣在关闭时的冲击力，从而保护密封面不受损坏。

4、结语

高压快关三通阀作为高压加热器给水保护系统中的重要装置，通过简单地开启控制阀便可实现其快速关闭的功能，同时密封性能好，安全性能高，能够满足火力发电机组和核能发电机组的使用要求。