多功能水泵控制閥在水泵供水中的應(yīng)用
在給水泵站中，為使離心泵輕載啟動(dòng)，通常要求先關(guān)閉泵的出口 閥門，再啟動(dòng)水泵機(jī)組，當(dāng)其轉(zhuǎn)速達(dá)額定轉(zhuǎn)速以后，再逐漸打開出口 閥門；為了防止系統(tǒng)中介質(zhì)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(shí)關(guān)閉常產(chǎn)生危及水泵系統(tǒng)的水錘事故，所以還要設(shè)置有效的水錘消除裝置。
目前較多采用的是電動(dòng)蝶(閘)閥配套微阻緩閉止回閥來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，但在現(xiàn)場(chǎng)使用中電動(dòng)蝶（閘）閥常出現(xiàn)關(guān)閉不嚴(yán)，電機(jī)燒壞和齒輪減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損壞等故障：微阻緩閉止回閥適應(yīng)范圍窄，不能適應(yīng)流量、壓力的較大變化，且其調(diào)節(jié)針閥易阻塞，導(dǎo)致阻尼器不能動(dòng)作等故障，影響正常安全供水。
一、多功能水泵控制閥簡(jiǎn)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(dòng) 蝶閥 、閘閥、止回閥和水錘消除器三種裝置。它能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)開泵時(shí)的緩開，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。
多功能水泵控制閥的主要優(yōu)點(diǎn)有：
（1） 無(wú)需操作控制。利用水泵啟停時(shí)閥門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。
�。�2） 閥門啟閉動(dòng)作過程能有效地因防止水錘壓力波升高而產(chǎn)生的事故。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1．3倍以內(nèi)。
�。�3） 無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，適用工況范圍廣。
�。�4） 基本無(wú)需維修。由于一閥替代三閥，維護(hù)維修工作量大大減少。
�。�5） 阻力損失小。采用流線型、寬閥體設(shè)計(jì)，阻力損失比國(guó)外同類產(chǎn)品降低50％以上，如DN200產(chǎn)品在v=2m／s的經(jīng)濟(jì)流速工況時(shí)，多功能水泵控制閥損失為0．7m,而國(guó)外同類產(chǎn)品為1．5m。
二、多功能水泵控制閥的結(jié)構(gòu)及工作原理
2．1 結(jié)構(gòu)
多功能水泵控制閥結(jié)構(gòu)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(shè)有限流孔。安裝形式參見圖2。
2.2 工作原理
水泵啟動(dòng)前， 閥門出口端壓力作用在主閥板上，閥門處于關(guān)閉位置，同時(shí)膜片控制器的上腔連通壓力水，下腔則與閥門進(jìn)口端的低壓相通。
水泵啟動(dòng)后，閥門進(jìn)口壓力逐漸升高，同時(shí)壓力水通過閥門進(jìn)口端的連接管緩慢進(jìn)入膜片控制器下腔，實(shí)現(xiàn)主閥板的緩慢開啟，開啟速度可通過控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。
水泵停機(jī)， 閥門進(jìn)口的壓力降低，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 閥門進(jìn)口端壓力降低， 閥門出口端的壓力水通過連接管進(jìn)入膜片控制器上腔，下腔水通過 閥門進(jìn)口端的連接管壓回至 閥門進(jìn)口端，緩閉閥板緩慢關(guān)閉，慢關(guān)時(shí)間可通過控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。主閥板的速閉和緩閉閥板的緩閉符合兩階段關(guān)閉規(guī)律，能有效地消除水錘。
三、幾個(gè)技術(shù)問題
3.1 連接管的部件設(shè)計(jì)
微型止回閥的作用是保證閥門開啟的時(shí)間大于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，使電機(jī)輕載啟動(dòng)；同時(shí)避免因開閥速度過快而導(dǎo)致啟泵水錘。閥門開啟時(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。
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(gè)開啟過程水流是往復(fù)進(jìn)出的，本身具有反沖洗的作用，因此也可用于介質(zhì)較差的工況。
3．2 閥門的消除水錘特性
從產(chǎn)生破壞性水錘的原理可知，減小水錘升壓主要有2個(gè)因素：(1)在剛被切斷前的水流速度v盡可能小(接近于零)時(shí)關(guān)閉主閥板；(2)使閉閥歷時(shí)t是水錘相u=2L／α(α--壓力波傳遞速度，m／s；L--管長(zhǎng)，m)的5-10倍，就可以把實(shí)際水錘壓力h限定在安全范圍內(nèi)，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(shí)主閥板開啟度大：流速減小時(shí)閥板開啟度小：流速接近于零時(shí)，主閥板關(guān)閉。整個(gè)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(guān)閉，必須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，因此不可能產(chǎn)生緩閉與速閉同步的現(xiàn)象。
3．3 閥門的阻力特性
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)，DN200多功能水泵控制閥阻力系數(shù)約為3．8，而同規(guī)格管道的旋啟式止回閥阻力系數(shù)值為5．5。
3．4膜片的設(shè)計(jì)
膜片的質(zhì)量是直接影響閥門使用效果和使用壽命的關(guān)鍵部件，經(jīng)過多種篩選，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65萬(wàn)次無(wú)破裂，可使用10年以上。
3．5維修
無(wú)其它外加液壓或電動(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。
四、實(shí)例
安康鐵路水廠工況為：揚(yáng)程80m；高差68．4m；流量850 ／h；出水管口徑DN400；管長(zhǎng)為6km。使用
JD745X--10 DN400多功能水泵控制閥，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，緩閉時(shí)間為30s，停泵壓力峰值為0．95MPa（原配置為
電動(dòng)蝶閥和微阻緩閉蝶閥，停泵壓力峰值為1．2～1．4MPa）。停泵后水泵最大反轉(zhuǎn)速度為600r／min，與原
配置相同。
經(jīng)理論計(jì)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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