試論多功能水泵控制閥在水廠(chǎng)的應(yīng)用

凌沈晶

摘 要：多功能水泵控制閥在解決水廠(chǎng)泵站的安全問(wèn)題上作出了較大的貢獻(xiàn)，不僅能解決漏水等問(wèn)題，還能帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益。從多功能水泵控制閥的結(jié)構(gòu)、基本功能和工作原理上對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并從實(shí)際案例出發(fā)，對(duì)其應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，總結(jié)了多功能水泵控制閥的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：多功能水泵；控制閥；水廠(chǎng)；直流式閥體

中圖分類(lèi)號(hào)：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.138

多功能水泵控制閥是一種聚集了多種功能的新型水力控制閥，這種控制閥不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)水泵的多功能控制，還有效地減少了人力、物力的消耗，提高了工作效率，保障了管路的安全。目前，多功能水泵控制閥已在多個(gè)水廠(chǎng)得到了廣泛應(yīng)用，高層建筑的水系統(tǒng)或水泵出口管路具有較高的安全性和可靠性，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化簡(jiǎn)約管理，為工廠(chǎng)企業(yè)創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟(jì)效益。

1 多功能水泵控制閥

1.1 多功能水泵控制閥的結(jié)構(gòu)

多功能水泵控制閥采用直流式閥體，主要由主閥、調(diào)節(jié)閥和接管系統(tǒng)構(gòu)成。主閥的控制室優(yōu)化了傳統(tǒng)的水力控制閥，采用雙控制室結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了總體的控制功能。主閥包括主閥板、閥體、主閥板座、緩閉閥板、閥桿、膜片座和膜片壓板等裝置，調(diào)節(jié)閥包括進(jìn)水調(diào)節(jié)閥、過(guò)濾器和出水調(diào)節(jié)閥等裝置，如圖1所示。

圖1 多功能水泵控制閥結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 多功能水泵控制閥的基本功能

多功能水泵控制閥的功能閥件主要有閘閥、逆止閥和水錘消除器，這3個(gè)閥件在水泵運(yùn)行中分別發(fā)揮著不同的作用，共同實(shí)現(xiàn)了對(duì)水泵出口的一次性多功能調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)化了操作和管理步驟，也提高了運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

1.2.1 閘閥

閘閥的一般狀態(tài)為關(guān)閉，會(huì)隨著水泵系統(tǒng)的運(yùn)行而逐漸打開(kāi)，同時(shí)，隨著水泵的停機(jī)而逐漸關(guān)閉。在水泵運(yùn)行過(guò)程中，水錘效應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)壓可能會(huì)對(duì)管道系統(tǒng)造成較大的破壞，加深水泵裝置的磨損度，增加運(yùn)行操作時(shí)的危險(xiǎn)系數(shù)，進(jìn)而縮短使用壽命。閘閥在開(kāi)啟時(shí)速度較緩，水泵停機(jī)時(shí)會(huì)迅速啟動(dòng)關(guān)閉指令，但到達(dá)一定程度后會(huì)緩慢關(guān)閉，這種控制功能減小了水流迅速停止對(duì)管道和閥門(mén)的沖擊力。同時(shí)，閘閥也有效降低了水泵啟動(dòng)時(shí)的電機(jī)負(fù)荷。軸功率一般設(shè)計(jì)為30%，最小軸功率出現(xiàn)在水泵零流量時(shí)。當(dāng)水泵裝置進(jìn)行常規(guī)檢修時(shí)，閘閥可有效規(guī)避壓水管水回流的現(xiàn)象，從而為檢修工作創(chuàng)造安全、可靠的環(huán)境。

1.2.2 逆止閥

在水泵運(yùn)行的過(guò)程中，如果突然出現(xiàn)斷電的狀況，則一般會(huì)形成水倒流的現(xiàn)象。為了防止嚴(yán)重的安全事故發(fā)生，需要進(jìn)行必要的應(yīng)急處理，而逆止閥即是實(shí)現(xiàn)這一功能的主要裝置。斷電現(xiàn)象一旦發(fā)生，逆止閥會(huì)立即啟動(dòng)，閥門(mén)的突然關(guān)閉容易導(dǎo)致水錘效應(yīng)出現(xiàn)，如果水壓過(guò)大、管道承壓不足，則易引發(fā)

管道劈裂等安全事故。

1.2.3 水錘消除器

水泵運(yùn)行時(shí)最大的危險(xiǎn)因素即出現(xiàn)水錘效應(yīng)，閘閥的緩慢啟動(dòng)和關(guān)閉功能可在阻止流體流動(dòng)的情況下進(jìn)行有效控制，然而，未對(duì)水流進(jìn)行阻止時(shí)，可通過(guò)水錘消除器對(duì)水錘效應(yīng)進(jìn)行控制，對(duì)水外錘和浪涌引起的不規(guī)則水擊波震蕩等流體在傳輸過(guò)程中容易發(fā)生的現(xiàn)象進(jìn)行防范，有效消除這類(lèi)現(xiàn)象產(chǎn)生的沖擊力和破壞力。

1.3 多功能水泵控制閥的工作原理

多功能水泵控制閥主要有水泵啟動(dòng)前、水泵啟動(dòng)后和水泵停機(jī)三種主要工作狀態(tài)。在水泵啟動(dòng)前，閘閥處于關(guān)閉狀態(tài)，主閥板承受了閥門(mén)出口端的壓力，進(jìn)口段的壓力水會(huì)直接與膜片控制器的上腔相通；水泵啟動(dòng)后，水流通過(guò)與膜片控制器上腔相通的管道緩慢進(jìn)入膜片控制器下腔，并保持一定的低壓環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)控制閥開(kāi)啟速度的控制。主閥板會(huì)在開(kāi)啟的過(guò)程中逐漸上升，但當(dāng)水泵停機(jī)時(shí)，主閥板因進(jìn)口端壓力的驟減而開(kāi)始下滑，并在零流量狀態(tài)下關(guān)閉。此時(shí)，出口端膜片控制器下腔的水流會(huì)通過(guò)連接管進(jìn)入上腔，同時(shí)，下腔水也從進(jìn)口端的連接管回到進(jìn)口端，從而實(shí)現(xiàn)控制閥的緩慢關(guān)閉。

2 多功能水泵控制閥應(yīng)用實(shí)例分析

2.1 水廠(chǎng)概況

余杭區(qū)仁和獐山水廠(chǎng)于2000年正式投產(chǎn)運(yùn)行，取水泵房?jī)?nèi)有6臺(tái)高壓水泵，型號(hào)為KQNS/J700-M19/621，轉(zhuǎn)速為990 r/min的額定轉(zhuǎn)速，流量為4 800.0 m3/h，揚(yáng)程為47.0 m。未使用多功能控制閥期間，多次出現(xiàn)止回閥漏水、閥門(mén)松口等安全事故隱患。仁和水廠(chǎng)于2012年建成，在工況類(lèi)似的情況下采用JD745X—10型多功能水泵控制閥代替了原有的止回閥和電動(dòng)蝶閥。建成后3年內(nèi)未發(fā)生漏水或管道破裂等安全事故，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中具有4 700.0 m3/h的流量，42.0 m的揚(yáng)程。水泵停止運(yùn)行時(shí)的最大壓力低于1.5倍的工作壓力，最大反轉(zhuǎn)速度低于1.2倍的額定轉(zhuǎn)速。

2.2 多功能水泵控制閥的安裝

多功能水泵控制閥在安裝時(shí)應(yīng)拆除原有的止回閥和水錘消除器，保留蝶閥。安裝位置低于水泵的中心線(xiàn)位置，以便在閥門(mén)關(guān)閉時(shí)具有更慢的反轉(zhuǎn)速度，從而對(duì)水泵系統(tǒng)起到一定的保護(hù)作用。出口端的蝶閥主要用于檢修時(shí)防止水倒流，在安裝時(shí)可反向安裝，即保證蝶閥的水流方向箭頭指向水泵。具體的安裝結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 水泵出水端多功能水泵控制閥安裝示意圖

2.3 多功能水泵控制閥的調(diào)試和運(yùn)行

在調(diào)試運(yùn)行時(shí)，應(yīng)先保證蝶閥處于全開(kāi)狀態(tài)，由管道連接裝置上的球閥控制多功能水泵控制閥的開(kāi)閉速度。3臺(tái)多功能水泵控制閥的運(yùn)行數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 仁和水廠(chǎng)運(yùn)行3年的實(shí)際數(shù)據(jù)

開(kāi)、關(guān)

次數(shù)/次 自動(dòng)開(kāi)

啟時(shí)間/s 自動(dòng)關(guān)

閉時(shí)間/s 壓力差/MPa

多功能水泵控制閥1 2 187 25 10 0.01

多功能水泵控制閥2 1 128 35 10 0.015

多功能水泵控制閥3 513 30 10 0.015

2.4 多功能水泵控制閥的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

在3年的運(yùn)行時(shí)間中，控制閥累計(jì)開(kāi)、閉次數(shù)達(dá)3 828次，期間未出現(xiàn)安全事故。由此可見(jiàn)，該控制閥具有一定的安全性和穩(wěn)定性?？刂崎y的自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)間平均為30 s，在水泵系統(tǒng)啟動(dòng)前，泵口的壓力較大，待開(kāi)啟穩(wěn)定后，泵口壓力逐漸下降，前、后壓差為0.01～0.02 MPa。因此，在水泵開(kāi)、閉的過(guò)程中，安裝多功能水泵控制閥后比原有裝置的損失阻力更小。

3 多功能水泵控制閥的優(yōu)勢(shì)分析

3.1 具有節(jié)能優(yōu)勢(shì)

安裝多功能水泵控制閥后的水頭損失更小，可提高泵站的運(yùn)行效率。對(duì)比仁和獐山水廠(chǎng)改造前后，流量減少了100.0 m3/h，揚(yáng)程降低了5.0 m，泵的效率提升約了0.3%，實(shí)際年平均節(jié)電可達(dá)約10 000 kW·h。因此，在消耗更低的電能的情況下，能達(dá)到更高的供水量，具有節(jié)能優(yōu)勢(shì)，可在更短的時(shí)間內(nèi)收回成本。

3.2 更易控制

多功能水泵控制閥可實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制閥對(duì)多個(gè)功能的控制，在實(shí)際運(yùn)用中，不需要進(jìn)行多次手動(dòng)操作，具有自動(dòng)化處理功能，可在水泵系統(tǒng)的開(kāi)、閉過(guò)程中，利用閥門(mén)啟動(dòng)前、后的水壓差進(jìn)行動(dòng)力控制，節(jié)省了大量的費(fèi)用，也降低了安全事故的發(fā)生率。

3.3 延長(zhǎng)了使用壽命

該廠(chǎng)在改造投產(chǎn)后的3年內(nèi)未發(fā)生任何安全事故，水泵系統(tǒng)的各處裝置具有較低的磨損率，降低了檢修費(fèi)用，延長(zhǎng)了各裝置的使用壽命。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文基于水泵系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)各部件的工作原理進(jìn)行了分析，并對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，多功能水泵控制閥具有節(jié)能、易操作和使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]李杰，李文英.多功能水泵控制閥動(dòng)態(tài)性能的數(shù)值模擬研究[J].煤礦機(jī)電，2010，9（2）：22-24.

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〔編輯：張思楠〕