供水泵房的停泵水錘防護(hù)及自動(dòng)化改造

宋同廣

（蓬萊市戰(zhàn)山水庫(kù)管理所，山東 蓬萊 265600）

隨著人們安全意識(shí)的增強(qiáng)，供水安全的重要性日漸凸顯，自動(dòng)化要求也越來(lái)越高。蓬萊市為丘陵地貌，供水受水源地影響，水廠多且分散較偏遠(yuǎn)。因此，對(duì)送水泵房自動(dòng)化程度的要求較高，且要確保供水安全更是尤為重要。

1 基本情況

蓬萊市供水公司共有6處水廠，其中3處地下水廠，3處地表水廠，日供水能力8萬(wàn)t。平山地表水廠日處理能力0.6萬(wàn)t，2000年投入使用。泊宋地下水廠2001年興建，日供水0.5萬(wàn)t。潮水園區(qū)地下水廠2005年興建。戰(zhàn)山二水廠為地表水廠，2008年投入生產(chǎn)。戰(zhàn)山一水廠為地表水廠，興建于1994年，日處理能力1.2萬(wàn)t，二級(jí)泵3臺(tái)為8SH—9離心泵，功率為75 kW，流量300 m3/h，揚(yáng)程為62.5 m。淳于加壓泵站建于1986年，日供水1.2萬(wàn)t，3臺(tái)8SH—9離心泵，流量280 m3/h，電機(jī)功率55 kW，揚(yáng)程62 m。原來(lái)老水廠使用微阻緩閉閥和雙速閥，在使用過(guò)程中存在許多問(wèn)題：1）事故停電逆止閥關(guān)閉時(shí)水錘聲音大，且不嚴(yán)，造成水泵反轉(zhuǎn)；2）開(kāi)停泵均需人工操作閘閥，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，存在事故隱患，供水安全得不到保障，甚至直接影響供水。

2 改造方案的確定

在改造方案論證過(guò)程中，采取什么方案能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制，同時(shí)又能可靠消除事故停泵水錘，成為考慮的重點(diǎn)。 經(jīng)反復(fù)論證，兩階段關(guān)閉逆止閥的選型顯得尤為關(guān)鍵。本文就采用新方案JD745型多功能水泵控制閥和老方案HH44x-10微阻緩閉逆止閥+電動(dòng)閥兩種方案的效果進(jìn)行了以下比較。

2.1 水錘消除

經(jīng)計(jì)算機(jī)模擬，當(dāng)關(guān)閥時(shí)間和快慢組合與最佳模擬條件不同時(shí)，泵前最大壓力值都將有所增加。因此，一個(gè)裝有兩階段關(guān)閉閥門的輸水系統(tǒng)，其閥門的操作過(guò)程應(yīng)經(jīng)過(guò)計(jì)算確定，需要具有快、慢關(guān)閉時(shí)間及可調(diào)性，并應(yīng)在試運(yùn)行中調(diào)整。

1）水泵控制閥消除水錘過(guò)程。速閉閥板是懸浮于流道中央，停泵瞬間閥板開(kāi)度與水泵出口壓力變化同步，在流量接近于零流量時(shí)完成速閉，實(shí)現(xiàn)最佳的速閉過(guò)程，最大限度地降低水錘峰值。緩閉過(guò)程同步機(jī)械連鎖，以膜片腔帶動(dòng)緩閉閥板動(dòng)作，在3～120 s內(nèi)任意調(diào)節(jié)，給出了根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況實(shí)時(shí)調(diào)整的余地。

2）緩閉逆止閥+電動(dòng)閥消除水錘過(guò)程。正常停泵操作為先關(guān)電動(dòng)閥后停泵，達(dá)到消除水錘目的。事故停泵時(shí)依靠緩閉止回閥消除水錘。該閥門外置帶有平衡錘用于平衡閥板重量，起一定節(jié)能效果。但配重平衡的同時(shí)導(dǎo)致速閉完成時(shí)間要相對(duì)滯后，回水流速較快，停泵時(shí)水錘峰值相對(duì)增大。速閉同緩閉也是壓力感應(yīng)連鎖，活塞缸阻尼緩閉器在原水或者長(zhǎng)時(shí)間使用后常產(chǎn)生卡阻，可能導(dǎo)致關(guān)閉不嚴(yán)水泵反轉(zhuǎn)。

2.2 自動(dòng)化控制

1）水泵控制閥啟閉過(guò)程。水泵控制閥同水泵連鎖，啟泵后15～30 s緩慢開(kāi)啟，以介質(zhì)本身壓力實(shí)現(xiàn)輕載啟動(dòng)，停泵直接兩階段關(guān)閉，以水力本身壓差實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

2）微阻緩閉止回閥+電動(dòng)閥啟閉過(guò)程。啟泵后按操作規(guī)程開(kāi)啟電動(dòng)閥門，停泵時(shí)先關(guān)電動(dòng)閥門后停泵。以電器配合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

綜合分析考慮，以老方案微阻緩閉止回閥+電動(dòng)閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，電動(dòng)閥電機(jī)產(chǎn)品及控制箱、行程開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障的可能性相對(duì)高。在事故停泵電動(dòng)閥無(wú)法動(dòng)作時(shí)，微阻緩閉止回閥表現(xiàn)不理想，可靠性一般。新方案的水泵控制閥一閥替代三閥，與水泵聯(lián)動(dòng)以水力來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，故障率降低，效果較好。

3 使用情況

戰(zhàn)山地表一水廠3臺(tái)機(jī)組為8SH—9離心泵，出水流量為300 m3/h,工作壓力0.59 MP，出水管徑為DN200。淳于加壓泵站3臺(tái)機(jī)組為8SH—9離心泵，出水流量為280 m3/h，工作壓力為0.43 MP，出水管徑為DN200。選用了株洲南方閥門股份有限公司生產(chǎn)的JD745X-10DN200PN1.0型多功能水泵控制閥，其他水井泵站根據(jù)不同出水量和工作壓力選用DN100DN125DN150不同的多功能閥。自使用以來(lái)解決了老水廠中存在的問(wèn)題，進(jìn)一步提高了安全供水可靠性，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高。

4 多功能水泵控制閥使用特點(diǎn)評(píng)價(jià)

1）安全可靠性高，具有速閉、緩閉、消除水錘、動(dòng)作聯(lián)鎖、不會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作等特點(diǎn)。平山水廠運(yùn)行10年，戰(zhàn)山二水廠運(yùn)行4年都沒(méi)有出現(xiàn)任何故障，改造后老水廠運(yùn)行良好。

2）無(wú)需操作控制，當(dāng)水泵啟停時(shí)，巧妙利用閥門兩端壓力差作為啟動(dòng)控制力，使閥門自動(dòng)按水泵操作規(guī)程的要求動(dòng)作，大大降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，操作方便快捷。

3）水泵啟動(dòng)約30 s左右閥門開(kāi)啟到最大，壓力穩(wěn)定在工作壓力，閥前后壓力差在0.01～0.02 MPa，閥門水頭損失極小，節(jié)能效果好。

4） 水泵停機(jī) 1～2 s后開(kāi)始關(guān)閉，15～20 s左右完全關(guān)閉。停泵過(guò)程中，機(jī)組無(wú)震動(dòng)、位移及噪音，水錘消除效果好。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，應(yīng)用JD745x-10型多功能水泵控制閥，具有融電動(dòng)閘閥、止回閥、水錘消除器三合一的功能，且由水力控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需經(jīng)常調(diào)整，維護(hù)管理方便，安全可靠性高，徹底解決了老水廠存在的安全隱患問(wèn)題。所以，作為老水廠更新改造中的替代產(chǎn)品，這種多功能控制閥在城鎮(zhèn)供水行業(yè)水廠泵房建設(shè)中也將成為一種使用的趨勢(shì)，應(yīng)用前景非常廣泛。