鋼鐵企業(yè)水泵站供水閥門(mén)新技術(shù)─多功能水力控制閥

1、鋼鐵企業(yè)水泵站供水閥門(mén)新技術(shù)一多功能水力控制閥吳作成（天津天鐵冶金集團(tuán)公司水電廠，河北涉縣）【摘要】本文介紹一種全過(guò)程自動(dòng)操作的新型水力閥門(mén)，一閥可替代水泵出水閘閥、止回閥和水錘消除器等閥門(mén)的功能，指出了多功能水泵控制閥在循環(huán)水的應(yīng)用趨勢(shì)及生產(chǎn)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵詞】多功能水力控制閥多功能水泵控制閥研發(fā)的背景及過(guò)程多功能水泵控制閥是由株洲南方閥門(mén)股份有限公司于己于年研制開(kāi)發(fā)的。年，該公司調(diào)研了國(guó)內(nèi)給排水界泵站閥門(mén)的應(yīng)用情況后，了解到泵站閥門(mén)基本采用傳統(tǒng)的泵機(jī)閥門(mén)配制方式，也就是水泵出口安裝手動(dòng)閥門(mén)或電動(dòng)閥門(mén)加止回閥和水錘消除器的組合，大部分泵站采用泵出口安裝手動(dòng)閥門(mén)或電動(dòng)閥門(mén)加微阻緩閉止回閥的組

2、合，這些泵機(jī)配制方式，或多或少的存在操作人員工作勞動(dòng)強(qiáng)度大，閥門(mén)故障多，消除破壞性水錘不可靠，使泵站運(yùn)行存在安全隱患。于是。公司技術(shù)人員依據(jù)泵站運(yùn)用情況，提出研制出一種兼顧泵出口所有閥門(mén)的功能于一體的多功能閥門(mén)來(lái)。年，該公司成功研制了液控自動(dòng)閘閥。它的誕生取代了手動(dòng)或電動(dòng)揚(yáng)水閥門(mén)，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)讀度，同時(shí)具備使水泵輕載啟動(dòng)的功能，在一定的程度上使泵控閥門(mén)發(fā)展前進(jìn)了一大步。但是液控自動(dòng)閘閥還是有其局限性，活塞缸容易生銹或被雜物卡阻，影響安全，四通換向閥也存在同樣問(wèn)題。年，該公司試制出膜片式多功能水泵控制閥，該閥門(mén)一閥代三閥的功能為一體，是一種全自動(dòng)操作閥門(mén)。年，多功能水泵控制閥做了較大改

3、進(jìn)，采用型閥體結(jié)構(gòu)。并得到更為廣泛的應(yīng)用。多功能水泵控制閥結(jié)構(gòu)和工作原理多功能水泵控制閥是一種新型水力控制閥門(mén)，一閥可替代電動(dòng)閥、止回閥和水錘消除器三種裝置。它能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)泵時(shí)的緩開(kāi)，停泵時(shí)的速閉與緩閉，無(wú)需任何電氣控制與其它動(dòng)力和人力，也無(wú)需油壓裝置。其工作原理為：水泵啟動(dòng)前，閥門(mén)出口端的壓力水作用在主閥板上，閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)；水泵啟動(dòng)時(shí)，閥門(mén)不會(huì)馬上開(kāi)啟，只有當(dāng)壓力達(dá)到一定值以后，壓力水才會(huì)從旁通管進(jìn)入膜片控制器下腔，推動(dòng)膜片壓板，帶動(dòng)閥桿和緩閉閥板一起上升，閥門(mén)在微止回閻的限流作用下緩慢打開(kāi)，從而保護(hù)水泵輕載啟動(dòng)，多功能水泵控制閥實(shí)現(xiàn)揚(yáng)水閥的功能。由于多功能水泵控制閥有兩個(gè)閥板，主閥板和

4、緩閉閥板。主閥板是空套在閥桿上靠水流托起。停泵時(shí)，水流減慢，主閥板在自身重力的作用下迅速下滑，在水流接近于零的時(shí)候關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)速閉防止水錘波的產(chǎn)生。同時(shí)主閥板上有泄流孔，允許一小部分水回流，閥門(mén)的前后形成壓力差，出口端的壓力高于進(jìn)口端；出口端的高壓水通過(guò)旁通管進(jìn)入膜片控制室的上腔，推動(dòng)膜片壓板帶動(dòng)閥桿和緩閉閥板一起，把主閥板上的泄流孔緩慢關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)消除可能產(chǎn)生的水錘。多功能水泵控制閥的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程都是利用閥門(mén)前后的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此它具有：無(wú)需操作控制。利用水泵啟停時(shí)閥門(mén)前后的水壓差作為控制動(dòng)力，具有隨水泵的啟閉而自動(dòng)啟閉的功能。完全消除人為、設(shè)備等引起的誤操作。閥門(mén)啟閉動(dòng)作過(guò)程能有效地因

5、防止水錘壓力波的升高。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況調(diào)查和實(shí)測(cè)，停泵水錘壓力峰值均在工作壓力的倍以內(nèi)。無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，適用工況范圍廣?；緹o(wú)需維修。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一閥替代三閥，維護(hù)維修工作量大大減少。阻力損失小。采用流線型、寬閥體設(shè)計(jì)。注：閥體；主閥板座；進(jìn)水調(diào)節(jié)閥；主閥板；過(guò)濾器；緩閉閥板；微止回閥；閥桿；膜片座；襯套；膜片；膜片壓板；閥蓋；控制管；出水調(diào)節(jié)閥圖多功能水泵控制閥結(jié)構(gòu)示意圖設(shè)計(jì)安裝方式由于多功能水泵控制閥具有代替止回閥、電動(dòng)閥和水錘消除器的功能，因此，泵站設(shè)計(jì)時(shí)可直接安裝在水泵的出口管道上。為了便于檢修，在多功能水泵控制閥的后面再裝一個(gè)閘閥或蝶閥作為檢修閥；為了提高多功能閥的穩(wěn)定性，可在多功能

6、閥的底部設(shè)立固定支撐。見(jiàn)圖所示，這種設(shè)計(jì)安裝方式非常實(shí)用，占地面積小，操作簡(jiǎn)單，只需控制水泵，整個(gè)系統(tǒng)就能按照水泵操作規(guī)程自動(dòng)運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)遙控和自動(dòng)化操作，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，維護(hù)費(fèi)用低。圖多功能水泵控制閥設(shè)計(jì)安裝示意圖多功能水泵控制閥幾個(gè)技術(shù)問(wèn)題連接管的部件設(shè)計(jì)控制管不易被堵塞，因?yàn)榱鹘?jīng)控制管的水量少，時(shí)間短，只在啟停泵時(shí)才有水流流過(guò)，同控制管有反沖洗作用，啟泵時(shí)，進(jìn)口端的旁通管水流是流迸膜片控制室的下腔，出口端是流出膜片控制室的上腔，停泵時(shí)，正好相反。進(jìn)口端的旁通管水流是從下腔流出，出口端是流入膜片控制室的上腔，從而能有效清理旁通管殘留的雜物，保證管路暢通。微止回閥的作用是保證閥門(mén)開(kāi)啟的時(shí)間大

7、于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，使電機(jī)輕載啟動(dòng)：同時(shí)避免因開(kāi)閥速度過(guò)快而導(dǎo)致啟泵水錘。閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)間可由控制閥根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況壓力設(shè)定。控制閥可調(diào)節(jié)進(jìn)出膜片控制器上下腔的水流速度，從而調(diào)節(jié)緩閉時(shí)間；關(guān)閉時(shí)可檢修膜片控制器：在水泵正常運(yùn)行時(shí)也可手動(dòng)操作該閥來(lái)啟閉閥門(mén)。閥門(mén)的消除水錘特性從產(chǎn)生破壞性水錘的原理可知，減小水錘升壓主要有個(gè)因素：在剛被切斷前的水流速度盡可能?。ń咏诹悖r(shí)關(guān)閉主閥板；使閉閥歷時(shí)是水錘相（一壓力波傳遞嗍勰禳除破壞性的水錘危害。幽水處理技術(shù)研討會(huì)論文集年月速度，：卜管長(zhǎng)，）的倍，就可以把實(shí)際水錘壓力限定在安全范圍內(nèi)，從而消多功能水泵控制閥是一種新型的水力控制閥門(mén)，一閥可同時(shí)替代現(xiàn)行水泵壓水管上的

8、電動(dòng)蝶（閘）閥、單向閥和水錘消除器，并能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)泵時(shí)的緩開(kāi)（準(zhǔn)軟啟動(dòng)），停泵時(shí)的速閉緩閉，基本上可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)行液控緩閉閥的功能，即兩階段關(guān)閥過(guò)程，有效地防止水錘事故的產(chǎn)生，但它無(wú)任何電氣控制動(dòng)力或外力油壓系統(tǒng)。在閥體設(shè)計(jì)上還采用了寬閥體流線型設(shè)計(jì)，有效地降低了水流阻力。多功能水泵控制閥的水錘防護(hù)過(guò)程：水泵啟動(dòng)前，閥門(mén)出口端壓力作用在主閥板上，主閥板處于關(guān)閉位置，同時(shí)膜片控制器的上腔連通壓力水，下腔則與閥門(mén)進(jìn)口端的低壓相通。水泵啟動(dòng)后，閥門(mén)進(jìn)口壓力逐漸升高，同時(shí)壓力水通過(guò)閥門(mén)進(jìn)口端的連接管緩慢進(jìn)入膜片控制器下腔，實(shí)現(xiàn)主閥板的緩慢開(kāi)啟，開(kāi)啟速度可通過(guò)控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。水泵停機(jī)時(shí)，閥門(mén)進(jìn)口的壓力降低，

9、當(dāng)接近零流量時(shí)，主閥板在自身重力作用下迅速關(guān)閉。因閥門(mén)進(jìn)口端壓力降低，閥門(mén)出口端的壓力水通過(guò)連接管進(jìn)入膜片控制器上腔，下腔水通過(guò)閥門(mén)進(jìn)口端的連接管壓回至閥門(mén)進(jìn)口端，緩閉閥板緩慢關(guān)閉，慢關(guān)時(shí)間可通過(guò)控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。主閥板的速閉和緩閉閥板的緩閉符合給水系統(tǒng)的兩階段關(guān)閉規(guī)律，因此能有效地削減水錘壓力峰值。連接管的附件設(shè)計(jì)：微止回閥的作用是保證閥門(mén)開(kāi)啟的時(shí)間大于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，使電機(jī)輕載啟動(dòng)；閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)間可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況壓力設(shè)定?？刂崎y可調(diào)節(jié)進(jìn)出膜片控制器上下腔的水流速度，從而調(diào)節(jié)緩閉時(shí)間；在水泵正常運(yùn)行時(shí)也可手動(dòng)操作該閥來(lái)啟閉閥門(mén)。過(guò)濾器是保證膜片控制器上下腔中水的清潔度。由于閥門(mén)在開(kāi)啟過(guò)程中水流是往復(fù)

10、進(jìn)出的，本身具有反沖洗的作用，因此也可用于介質(zhì)較差的情況。多功能水泵控制閥主閥板的開(kāi)啟是由管道中的水流沖擊力大小決定的，流速高時(shí)主閥板開(kāi)啟度大，流速減小時(shí)閥板開(kāi)啟度?。涣魉俳咏诹銜r(shí)，主閥板關(guān)閉。整個(gè)過(guò)程與消除水錘的兩階段關(guān)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(guān)閉，是在膜片式控制器上下腔形成壓力差后方能實(shí)現(xiàn)，即主閥板關(guān)閉后，緩閉閥板方能關(guān)閉，因此不會(huì)出現(xiàn)緩閉與速同步的現(xiàn)象。多功能水泵控制閥自動(dòng)控制技術(shù)（）多功能水泵控制閥是利用閥門(mén)前后存在的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的啟閉運(yùn)行的。（）自動(dòng)實(shí)現(xiàn)閉閘輕載啟動(dòng)。啟泵前，閥前的壓力小于閥后的壓力，閥門(mén)是關(guān)閉的：?jiǎn)⒈脮r(shí)，隨著閥前的壓力逐漸

11、升高，閥前的壓力逐漸大于閥后的壓力，閥前的壓力介質(zhì)由旁通管通過(guò)微止回閥緩慢進(jìn)入閥門(mén)的膜片下腔，打開(kāi)閥門(mén)。（）閥門(mén)關(guān)閉：停泵、停電、意外失電或水泵機(jī)組機(jī)械故障造成的停泵時(shí)，閥前的壓力下降，水泵出現(xiàn)零流量時(shí)，閥門(mén)的主閥板在自重力的作用下自動(dòng)快速關(guān)閉，閥前的壓力小于閥后的壓力，膜片壓板會(huì)推著固定在閥桿上的緩閉閥板緩慢關(guān)閉閥板上的泄流孔，實(shí)現(xiàn)二階段關(guān)閉的功能。（）全過(guò)程自動(dòng)控制無(wú)需任何油壓、電器等輔助控制設(shè)施。閥門(mén)的阻力特性為了減少水流阻力，設(shè)計(jì)中減輕了主閥板的重量，同時(shí)采用了流線型寬敞的閥體設(shè)計(jì)。經(jīng)湖南省水力機(jī)械質(zhì)監(jiān)授權(quán)站檢測(cè)，多功能水泵控制閥阻力系數(shù)約為，而同規(guī)格管道的旋啟式止回閥阻力系數(shù)值為。膜

12、片的設(shè)計(jì)膜片的質(zhì)量是直接影響閥門(mén)使用效果和使用壽命的關(guān)鍵部件，經(jīng)過(guò)多種篩選，選用了氯丁橡膠為原材料，中間用尼龍纖維網(wǎng)進(jìn)行加強(qiáng)；經(jīng)湖南省橡膠質(zhì)監(jiān)授權(quán)站檢測(cè)，疲勞彎曲萬(wàn)次無(wú)破裂，可使用年以上。維修無(wú)其它力液壓或電動(dòng)元件，基本無(wú)需維修，且采用寬型閥蓋，可將閥內(nèi)部件全部取出，維修方便。產(chǎn)品的壽命及運(yùn)行成本產(chǎn)品的壽命多功能水泵控制閥是一種膜片式水力控制閥門(mén)，膜片質(zhì)量直接影響閥門(mén)使用效果和使用壽命。膜片制做選用了聚氯丁橡膠為原材料，中間用尼龍纖維隔進(jìn)行加強(qiáng)，其動(dòng)作在萬(wàn)次以上無(wú)破損。（祥見(jiàn)湖南省橡膠與橡膠制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)授權(quán)站膜片檢驗(yàn)報(bào)告）。運(yùn)行成本多功能水泵控制閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)易損件，基本無(wú)需維修。例如深圳

13、平湖水廠，用戶使用了多功能水泵控制閥五、六年，沒(méi)有維修過(guò)一次，節(jié)約了停機(jī)損失的費(fèi)用。多功能水泵控制閥技術(shù)性能及特點(diǎn)規(guī)格：，技術(shù)參數(shù)（）公稱壓力：、（）最低動(dòng)作壓力：（）適用介質(zhì)：原水、清水、污水、油品、酸液、堿液等（）介質(zhì)溫度：（）緩閉時(shí)間：秒（可調(diào)節(jié)）（）水錘峰值：倍水泵出口額定壓力（）水泵最高反轉(zhuǎn)速度：倍水泵額定轉(zhuǎn)速（）阻力損失：比旋啟式止回閥減少約（）膜片疲勞彎曲：萬(wàn)次無(wú)破損特點(diǎn)（）采用國(guó)際最先進(jìn)的“”型寬闋體、流線型、半直線型流道基本結(jié)構(gòu)，并經(jīng)過(guò)改進(jìn)創(chuàng)新，阻力損失比國(guó)外同類產(chǎn)品降低以上。“”形寬閥體結(jié)構(gòu)還具有過(guò)流量大、重量輕、抗氣蝕破壞能力強(qiáng)的特點(diǎn)。（）采用雙室膜片控制方式替代活塞式控

14、制方式，具有以下優(yōu)點(diǎn)；平穩(wěn)地止水關(guān)閉，而不產(chǎn)生壓力波動(dòng)：可實(shí)現(xiàn)快速靈敏的動(dòng)作反應(yīng)：無(wú)運(yùn)動(dòng)磨損；嘲勰禳滑。全國(guó)水處理技術(shù)研討會(huì)論文集年月不會(huì)因雜質(zhì)而產(chǎn)生漏水；對(duì)泥砂淤積不敏感；沒(méi)有需定期更換的密封件；不需要潤(rùn)（）緩閉閥板與主閥板間采用金屬密封的型式，主閥板與主閥板座間采用新型專利“”形丁晴橡膠圈密封和金屬密封雙重密封的型式，無(wú)運(yùn)動(dòng)磨損，密封性能可靠，使用壽命長(zhǎng)。（）閥體材質(zhì)選用鑄鋼（）符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)多功能水泵控制閥的規(guī)定，其抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度及延伸率均優(yōu)于球墨鑄鐵。（）膜片采用特制橡膠加尼龍網(wǎng)加強(qiáng)，經(jīng)湖南省橡膠與橡膠制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)授權(quán)站檢驗(yàn)?zāi)てＦ趶澢螖?shù)在萬(wàn)次以上無(wú)龜裂現(xiàn)象。（）消除水錘裝

15、置與閥門(mén)啟閉動(dòng)作完全連鎖，具有速閉、緩閉、吸納水錘的功能。（）無(wú)需水錘計(jì)算，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)調(diào)試，快關(guān)時(shí)間自動(dòng)相應(yīng)于零流量時(shí)間。這就避免了計(jì)算誤差、調(diào)試誤差和控制誤差而造成的可能水錘危害。（）全過(guò)程自動(dòng)操作。開(kāi)泵時(shí)，利用管道中水的壓力上升而使閥門(mén)自動(dòng)緩慢打開(kāi)，使電機(jī)空載起動(dòng)，降低啟動(dòng)沖擊電流，保證了電氣設(shè)備和元件的安全使用，同時(shí)避免了開(kāi)泵水錘：停泵時(shí)，閥門(mén)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)二階段關(guān)閉，非常適合于現(xiàn)代化水廠的自動(dòng)控制。（）沒(méi)有電器和油壓元件，也沒(méi)有重錘，并且能可靠地消除停泵水錘的沖擊，因此故障點(diǎn)少，基本無(wú)需維修，使用壽命長(zhǎng)。，）控制管路具有反沖洗功能。在開(kāi)閥和關(guān)閥過(guò)程中，控制管路水流方向相反，可將過(guò)閥體內(nèi)、外表面噴涂高分子涂料，提高表面防腐性能。多功能水泵控制閥的雙室膜片控制結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)閥門(mén)在線維護(hù)，大大降低維修時(shí)間濾器中雜質(zhì)沖洗干凈。這就使過(guò)濾器不易堵塞，能適應(yīng)于原水、污水等水質(zhì)較差的工況。和費(fèi)用。結(jié)語(yǔ)（）由于該閥所具有的結(jié)構(gòu)特性和集多種功能于一體，建設(shè)部頒布了該閥的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用規(guī)程，一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)多功能