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多功能水泵控制閥在水泵供水中的應用

在給水泵站中,為使離心泵輕載啟動,通常要求先關閉泵的出口 閥門,再啟動水泵機組,當其轉速達額定轉速以后,再逐漸打開出口 閥門;為了防止系統中介質倒流,還必須在泵的出口安裝止回閥;由于普通旋啟式止回閥的瞬時關閉常產生危及水泵系統的水錘事故,所以還要設置有效的水錘消除裝置。 
  目前較多采用的是電動蝶()配套微阻緩閉止回閥來實現上述目的,但在現場使用中電動蝶(閘)閥常出現關閉不嚴,電機燒壞和齒輪減速傳動機構損壞等故障:微阻緩閉止回閥適應范圍窄,不能適應流量、壓力的較大變化,且其調節針閥易阻塞,導致阻尼器不能動作等故障,影響正常安全供水。 
  一、多功能水泵控制閥簡介 
  多功能水泵控制閥是一種新型水力控制閥,一閥可替代電動 蝶閥 閘閥止回閥和水錘消除器三種裝置。它能自動實現開泵時的緩開,停泵時的速閉與緩閉,無需任何電氣控制與其它動力和人力,也無需油壓裝置。 
  多功能水泵控制閥的主要優點有: 
  (1) 無需操作控制。利用水泵啟停時閥門前后的水壓差作為控制動力,具有隨水泵的啟閉而自動啟閉的功能。 
  (2) 閥門啟閉動作過程能有效地因防止水錘壓力波升高而產生的事故。據現場使用情況調查和實測,停泵水錘壓力峰值均在工作壓力的1.3倍以內。  
  (3) 無需現場調試,適用工況范圍廣。 
  (4) 基本無需維修。由于一閥替代三閥,維護維修工作量大大減少。 
  (5) 阻力損失小。采用流線型、寬閥體設計,阻力損失比國外同類產品降低50%以上,如DN200產品在v=2m/s的經濟流速工況時,多功能水泵控制閥損失為0.7m,而國外同類產品為1.5m。 
  二、多功能水泵控制閥的結構及工作原理 
  2.1 結構 
  多功能水泵控制閥結構參見圖1,由主閥及外裝附件組成。主閥包括閥體、主閥板、緩閉閥板、閥桿、閥座以及膜片控制器(含閥蓋、膜片座、膜片、膜片壓板):外裝附件有控制閥過濾器排空閥微阻止回閥。其中微阻止回閥是特制配件,在其止回方向設有限流孔。安裝形式參見圖2。  
2.2 工作原理 
  水泵啟動前, 閥門出口端壓力作用在主閥板上,閥門處于關閉位置,同時膜片控制器的上腔連通壓力水,下腔則與閥門進口端的低壓相通。 
  水泵啟動后,閥門進口壓力逐漸升高,同時壓力水通過閥門進口端的連接管緩慢進入膜片控制器下腔,實現主閥板的緩慢開啟,開啟速度可通過控制閥進行調節。 
  水泵停機, 閥門進口的壓力降低,當接近零流量時,主閥板在自身重力作用下迅速關閉。因 閥門進口端壓力降低, 閥門出口端的壓力水通過連接管進入膜片控制器上腔,下腔水通過 閥門進口端的連接管壓回至 閥門進口端,緩閉閥板緩慢關閉,慢關時間可通過控制閥進行調節。主閥板的速閉和緩閉閥板的緩閉符合兩階段關閉規律,能有效地消除水錘。 
  三、幾個技術問題 
  3.1 連接管的部件設計 
  微型止回閥的作用是保證閥門開啟的時間大于電機啟動時間,使電機輕載啟動;同時避免因開閥速度過快而導致啟泵水錘。閥門開啟時間可由控制閥根據現場工況壓力設定。 
  控制閥可調節進出膜片控制器上下腔的水流速度,從而調節緩閉時間;關閉時可檢修膜片控制器;在水泵正常運行時也可手動操作該閥來啟閉閥門。 
  過濾器是保證膜片控制器上下腔中水的清潔度。由于閥門在一個開啟過程水流是往復進出的,本身具有反沖洗的作用,因此也可用于介質較差的工況。 
   
  3.2 閥門的消除水錘特性 
  從產生破壞性水錘的原理可知,減小水錘升壓主要有2個因素:(1)在剛被切斷前的水流速度v盡可能小(接近于零)時關閉主閥板;(2)使閉閥歷時t是水錘相u=2L/α(α--壓力波傳遞速度,m/s;L--管長,m)的5-10倍,就可以把實際水錘壓力h限定在安全范圍內,從而消除破壞性的水錘危害。 
  多功能水泵控制閥主閥板的開啟度是由管道中的水流沖擊力大小決定的,流速高時主閥板開啟度大:流速減小時閥板開啟度小:流速接近于零時,主閥板關閉。整個過程與消除水錘的速閉原理相吻合,因此消除水錘效果很好。 
  多功能水泵控制閥緩閉閥板的關閉,必須在膜片式控制器上下腔形成壓力差后方能實現,即主閥板關閉后, 緩閉閥板方能關閉,因此不可能產生緩閉與速閉同步的現象。 
  3.3 閥門的阻力特性 
  為了減少水流阻力,設計中減輕了主閥板的重量,同時采用了流線型寬敞的閥體設計。經湖南省水力機械質監授權站檢測,DN200多功能水泵控制閥阻力系數約為3.8,而同規格管道的旋啟式止回閥阻力系數值為5.5。 
  3.4膜片的設計 
  膜片的質量是直接影響閥門使用效果和使用壽命的關鍵部件,經過多種篩選,選用了氯丁橡膠為原材料,中間用尼龍纖維網進行加強;經湖南省橡膠質監授權站檢測,疲勞彎曲65萬次無破裂,可使用10年以上。 
  3.5維修 
  無其它外加液壓或電動元件,基本無需維修,且采用寬型閥蓋,可將閥內部件全部取出,維修方便。 
   
  四、實例 
  安康鐵路水廠工況為:揚程80m;高差68.4m;流量850 /h;出水管口徑DN400;管長為6km。使用 
JD745X--10 DN400多功能水泵控制閥,據現場測試,緩閉時間為30s,停泵壓力峰值為0.95MPa(原配置為 
電動蝶閥微阻緩閉蝶閥,停泵壓力峰值為1.2~1.4MPa)。停泵后水泵最大反轉速度為600r/min,與原 
配置相同。 
  經理論計算,多功能水泵控制閥停泵壓力峰值為0.98MPa,普通止回閥停泵壓力峰值為1.88MPa。將多 



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