多功能水力控制閥的應用簡析

【摘要】多功能水力控制閥是一種全過程自動操作的新型水力閥門，能夠利用閥門前后介質的壓力變化實現(xiàn)離心泵緩開、緩閉，防止管道中的介質倒流，可同時替代水泵控制閥、止回閥和水錘消除器，不需任何人力或電力驅動。

【關鍵詞】多功能水力控制閥；結構；工作原理；使用分析

多功能水力控制閥是一種全過程自動操作的新型水力閥門，能夠利用閥門前后介質的壓力變化實現(xiàn)離心泵緩開、緩閉，防止管道中的介質倒流，可同時替代水泵控制閥、止回閥和水錘消除器，不需任何人力或電力驅動。

淄博市引黃供水管理局下屬單位現(xiàn)使用的多功能水力控制閥，均由株洲南方閥門股份有限公司生產(chǎn)，型號為JD745X-A型，其中口徑DN700的9臺、口徑DN500的3臺，工作壓力均為l.0MPa，最低動作壓力0.5MPa，啟閉動作時間6—120s且可手動調節(jié)。

一、多功能水力控制閥的結構組成

多功能水力控制閥由主閥和外裝附件組成，主閥由主閥座、主閥板、閥體、閥桿組件、膜片、膜片座等主要部件組成；外裝附件由裝在閥體外的兩根連接管路組成。進水調節(jié)閥和出水調節(jié)閥可調節(jié)進出膜片控制器上下腔的水流速度，從而調節(jié)閥門開啟、關閉的時間；水泵正常運行時，可手動操作這兩個調節(jié)閥控制主閥板開度，以調節(jié)流量。過濾器可保證膜片控制器上下腔中水的清潔，且因閥門開啟過程中水流往復進出，使其本身具有反沖洗作用，完全適用于介質稍差的工況。

二、多功能水力控制閥的工作原理

多功能水力控制閥通過一個雙室膜片控制器，利用液壓原理控制主閥板和緩閉閥板，實現(xiàn)閥門的緩開、緩閉。其工作過程如下：

1.水泵開啟前，閥門出口端的壓力水作用在主閥板上，同時進入雙室膜片控制器的上腔，下腔則與閥門進口端相通，由于膜片控制器的壓板面積大于主閥板面積，此時閥門處于關閉狀態(tài)。

2.水泵啟動后，閥門不會馬上開啟，隨著泵出水壓力不斷上升，一方面產(chǎn)生推動主閥板打開的力，一方面壓力水從旁通管進入膜片控制器下腔，推動膜片壓板，使膜片向上抬起，帶動閥桿和緩閉閥板一起上升，而膜片控制器上腔內(nèi)的水因通過旁通管與主閥出口端相連而泄放，主閥則在進水調節(jié)閥和出水調節(jié)閥的調節(jié)下，以可控速度緩慢開啟，實現(xiàn)水泵輕載啟動。當水泵達到正常工作點時，閥門完全開啟，起到啟動水泵時緩開出口閥的作用，在防止啟動水錘的同時，也保護電機不過載。主閥板的開啟度是由管道中水流沖擊力的大小決定的，流速大時主閥板開啟度大，流速小時閥板開啟度小，流速接近于零時，主閥板關閉。

3.當斷電停泵時，主閥進水端壓力、流速驟降，因主閥板與閥桿為滑動配合，所以主閥板在自身重力和彈簧的作用下迅速下落，當流速接近于零時主閥板完全關閉，此時輸水管道內(nèi)大部分存水回流被截住，少量回流通過主閥板上的泄流孔流入主閥進口端，緩和了可能產(chǎn)生的水錘壓力。主閥板關閉后，主閥出口端的壓力高于進口端，出口端水壓通過旁通管傳入膜片控制器上腔，推動膜片壓板帶動閥桿以及與閥桿固聯(lián)的緩閉閥板一起緩慢下移，直至泄流孔關閉，緩閉速度可通過進水調節(jié)閥和出水調節(jié)閥調節(jié)。因只有在膜片控制器上腔壓力大于下腔壓力，即主閥板關閉后，緩閉閥板才能關閉，所以不可能產(chǎn)生緩閉與速閉同步的現(xiàn)象。

三、多功能水力控制閥的使用分析

以凈水廠送水泵組為例，10#泵組泵出口配套設備為電動蝶閥加液壓蝶式緩閉止回閥，3#、7#泵組泵出口配套設備為多功能水力控制閥。兩種泵組配套設備使用狀況如下：

1、送水泵組3#、7#泵，采用多功能水力控制閥，開停泵時，直接按開、停泵按鈕，無配電設施，性能特點：兼水泵控制、止回、消除水錘三種功能，無電氣和液壓元器件，故障點少，基本無維修。缺點：體積大。

2、送水泵組10#泵，采用電動蝶閥+液壓蝶式緩閉止回閥，開泵時，先開泵，后分3次開啟閥門；停泵時，先分2次關閉閥門，閥門關到位后，再停泵。電動蝶閥需安裝配套控制裝置。性能特點：配電控制部分及變速箱需定期檢查維護；液壓蝶式緩閉止回閥需定期檢查油缸密封情況。缺點：功能單一，控制復雜，維修量大。

2臺多功能水力控制閥自2012年運行至今，泵組開停操作簡單，多次開停泵、啟閉閥，均未出現(xiàn)故障，且泵組運行穩(wěn)定，閥門啟閉平穩(wěn)，表明該閥門運行狀態(tài)穩(wěn)定。實際運行數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1可見，閥門兩端的壓力差在0.007-0.016MPa之間，阻力損失較小，節(jié)能效果好。

四、多功能水力控制閥的應用優(yōu)勢

通過近3年的實際運行發(fā)現(xiàn)，JD745X型多功能水力控制閥可有效提高系統(tǒng)安全運行的可靠性，滿足自動化要求，非常適合水泵自動化控制。

（一）主要功能

1.止回：為基本功能，可防止管網(wǎng)壓力水倒流；

2.輕載啟泵：通過調節(jié)控制閥，可實現(xiàn)帶壓零流量緩開，達到輕載啟泵的目的；

3.消除停泵水錘：主閥板的速閉和緩閉閥板的緩閉符合給水系統(tǒng)的兩階段關閉規(guī)律，且控制閥可調節(jié)閥門開啟、緩閉時間，無論工況如何變化，均能有效防止停泵水錘。

（二）主要優(yōu)點

1.安全可靠性高?？烧{節(jié)關閉時速，使水錘壓力小于允許值，消除因突然停電而造成外管路介質對供水系統(tǒng)產(chǎn)生的水錘沖擊，確保管網(wǎng)安全，且各種動作完全連鎖，不會產(chǎn)生誤動作，從而保障供水安全可靠。

2.無需操作控制。可依靠啟停水泵時閥門前后的壓力變化和液壓原理，使閥門按照水泵操作規(guī)程的要求完成整個操作，實現(xiàn)直接停泵，簡化了泵房的操作程序，達到了事故停泵無水錘的要求。

3.結構簡單。無電氣和液壓元器件，不需借助電力、人力或其他外力，故障點少，基本無維修，使用壽命長。

參考文獻：

[1]多功能水泵控制閥工作原理，中國環(huán)保在線，技術交流。

[2]CECS144-2002《水力控制閥應用設計規(guī)程》。

作者簡介：樊婷婷，女，（1981.10），山東淄博人，畢業(yè)于山東大學，工程碩士，工程師，主要從事水利工程。