管力控制阀的研究和应用.pdf

第 2 9 卷第 3期 V0 1 ． 2 9 N0 3 企业技 术开发 TECHNOLOGI CAL DEVELOPMENT OF ENTERPRI S E 2 0 1 0年 2月 F e b． 2 01 0 管力控制 阀的研究和皮 用 任 玉斌 首钢长冶钢铁有限公司设计规划院， 山西 长冶 0 4 6 0 3 1 摘要 管 力控制 阀是新型 水泵控 制阀 ， 用于水泵 出口， 与 水泵 自动联锁运行 ， 利用 大小阀板 达到快关和缓 闭双 阶 段关阀效果， 实现止回与消除水锤； 利用 阀门缓开 ， 实现轻 载启 泵。与传 统水泵控制 阀门比较， 具有 结构 简单 、 调节 方便 、 消除水锤效 果佳 、 体积 小、 阻力 系数 小、 运行 平稳 等诸 多优 点。该阀门现 已广泛应 用于水司、 石化 、 冶金等 系 统 。 关键词 控制阀； 多功能； 水力阀； 液控蝶 阀； 水泵； 水锤 ； 管 网 中图分类号 T H 1 3 4 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 8 9 3 7 2 0 1 0 0 3 0 0 1 3 一 O 3 Re s e a r c h a nd a ppl i c a t i o n f o r du c t pr e s s ur e c o nt r o l v a l v e s REN Yu b i n Ab s t r a c t Du c t p r e s s u r e c o n t r o l v a l v e s a r e n e w p u mp c o n t r o l v a l v e s ，a n d a r e u s e d t o g e t a u t o i n t e r l o c k r u n n i n g wi t h p u mp a t p u mp o u t l e t ， a n d ma k e u s e o f t h e b i g a n d t h e s mall d i s c s t o r e a l i z e t h e d o u b l e s t a g e c l o s e v alv e s t h e s l o w a n d t h e f a s t c l o s e ，t o c h e c k a n d t o e l i mi n a t e wa t e r h a mme r ． B e s i d e s ， t h e o p e n i n g p u mp wi t h l i g h t l o a d c a n b e c a r r i e d o u t ． C o mp a r e d wi t h t h e t r a d i t i o n al p u mp c o n t r o l V al v e s ， t h e y f e a t u r e s i mp l e s t r u c t u r e ， c o n v e n i e n t a d j u s t me n t ， e l i mi n a t i n g w a t e r h a mme r b e s t ， s ma l l v o l u me ， s ma l l r e s i s t a n t c o e ffic i e n t a n d s mo o t h l y run n i n g ． T h e y a r e wi d e l y u s e d i n wa t e r p l a n t ， p e t r o c h e mi c a l i n d u s t r y ， a n d me t all u r g y ． Ke y wo r d s c o n t r o l v alv e s ； mu h i f u n c t i o n ； wa t e r f o r c e v a l v e s ； h y d r a u l i c c o n t r o l b u t t e r fl y v a l v e s ； p u mp ；wa t e r h a mme r ；p i p e l i n e n e t Wo r k 1 概 述 上世纪六 十年代 ，水泵 出 口采用电动蝶阀加 手动蝶 阀 ， 电动蝶 阀与水泵联动 ， 但是水泵启 动后 电动蝶阀的开 启力矩很大 ， 对 阀门损伤很大 ， 阀门使用 寿命 很短 ， 而且 突然停 电时 ，电动蝶阀不能 自动关闭 ，导致 回水 冲击水 泵 ， 常常发生事故 。七十年代 ， 水泵 出 口采用普通蝶式止 回阀 ， 阀门没有缓 开和缓闭功能 ， 不能实现轻载启泵和消 除水锤 ， 常有水泵 与阀门的安全事故发生 。八十年代 ， 水 泵出口采用液控蝶阀， 体积大， 结构复杂， 还容易漏油 ， 运 行维护均不方便 。 九十年代 ， 水泵 出口采用多功能水力控 制阀 ， 具有轻载启泵 、 消除水锤 、 止 回等多种 功能 ， 综合效 果不错 ， 但体积 大 ， 不适应大 口径生产 ， 流 阻系数 相对也 较大。 管力控制阀是在多功能水力阀 、液控蝶 阀的基础上 研制而成 的， 它具有多功能水力 阀的一切功能 ， 同时又有 自身的特点和优势。 2 管力控制阀的结构、 工作原理及主要功能 2 ． 1 结构 管力控制 阀， 包括阀体 、 阀轴 、 大 阀板和小阀板 ， 滑块 一 端通过销轴和弹簧铰装在大阀板上 ，小阀板设在滑块 另一端与大阀板上 的泄流孔对应 ，在阀体顶部设有活塞 收稿 日期 2 0 0 9 1 2 1 6 作 者简介 任 玉斌 1 9 7 3 一 ， 男， 山西晋城人 ， 大学本科 ， 工程师 ， 主要 研 究方向 给排水设计 缸及 活塞 ， 在活塞上设有与滑块对应顶接的活塞杆 ， 活塞 缸下腔设有与 阀体进 口端连通 的进 口旁通管 ，上腔设有 与阀体 出口端连通的出口旁通管 ，在 阀体底部设有缓闭 活塞缸 ，在缓闭活塞缸设有与大阀板下沿对应的缓闭活 塞和与缓闭活塞对应 的调节螺钉 ，缓 闭活塞缸连通有与 阀体进 口端连通 的缓闭旁通管。 管力控制阀结构如 图 1 ， 图 2为左视示 意图。 图 1管力控制 阀结构 图 2 ． 2 工作原理 阀门设计依 据流体动力原理 与液压传 动工作原理 ， 1 4 企 业 技 术 开 发 2 0 1 0 年2 月 1 一活塞缸； 2 - 活塞； 3 - 出口旁通道 ； 4 一 进口旁通道； 5 - 阀体 ； 6 一 活塞杆 ； 7 一 大阀板 ； 8 - 销轴 ； 9 - 进 口端 ； 1 0 一 弹簧 ； 1 1 - 滑块 ； 1 2 一 泄流孔 ； 1 3 一 小 阀板 ； 1 4 一 缓 闭旁通道 ； 1 5 一 调节 螺钉 ； 1 6 一 缓闭 活塞缸 ； 1 7 一 缓闭活塞 ； 1 8 一 阀体 出口端 ； 1 9 一 阀轴 图 2管力控制 阀左视 示意图 采用大小双阀板结构 和三偏心结 构。 开 阀 初 始状 态 如 图 3 a 所 示 ， 当水泵启动 ， 水压 通过进 口带 微孑 L 止回阀的旁通管 ，进入控制 腔下腔 ，大阀板在进 口端水力作 用下 ， 连 同小 阀板一同缓慢开启 ， 如图 3 b 1 所示 。开阀速度可根据 工况要求 ， 调节旁通球 阀 ， 以达到 最佳效果 。 泵启动后 ， 阀门缓慢开启 ， 以达到保护水泵的 目的； ③消除停泵水锤 高压 、 大口径 、 高流速管 网中， 容易 产生停泵水锤 ， 造成事故 ， 该 阀设计 大小 阀板结构 ， 同时 又能 自动调节关阀速度 ， 使水锤压力小于允许值 ， 确保管 网安全 ； ④可调节流量 通过调节丝杆在设备运行时可控制 阀门开启度 ， 从而调节流量。 2 ． 4安装形式 安装不受限制 ， 既可水平安装 ， 也可立式安装 ， 如图 4所示 。 3 管力控制的综合性能 管力控制阀是在多功能水力 阀、液控蝶 阀的基础上 研制而成的，它同时吸收 了国外快关抽气止 回阀和阿达 姆斯 F C V止 回阀的优点 。具有多 功能水力 阀的一 切功 能 ， 同时又有 自身 的特点 和优势 。 图 4管 力控制 阀安装形 式 瘩 塔 或 用 户 制腔上腔， 推定控制杆下行 ， 关 闭小阀板至完全切断介质 ， 关闭时间 ， 从 而很好地达到消除水锤的效果 ， 这一点与多 如图 3 a 所示。关 阀时间 ， 可通过旁通阀调节 ， 使水锤 峰 功能水力阀完全相同 。与液控蝶阀复杂 的调节系统 比较 而截止式结构进出 口端 均有漩 涡产 生 ，紊流严 l l j I l 耄 一 图3 管力控制阀 工作原理 构 ， 有手动调节 型和电动调节 型 ， 可 以根椐用户 ①止 回 该 阀的基本功能是止 回， 防止管网压力水倒 用金属硬密封 ， 有补偿 功能 ， 而且是偏心结构 ， 阀开关时 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 2 9卷第 3 任玉斌 管力控制 阀的研 究和应用 l 5 又是 中线型的液控蝶 阀。 ⑤ 适应性 管力控制 阀有多种结构型式 ， 能够适应各 种工况。阀体密封面与管道中心的倾斜角度达到了 5 5 。 ， 大 阀板快关时间很小 ， 又能调节 ， 确保水泵停止时不 出现 反转。 通过取消进口旁通管上的微止回阀， 大小阀板可以 达到启泵时阀门快速开启 ， 能够适 用于轴流泵工况 。 管力 控 阀和液控蝶阀一样特别适用于大 口径生产。 ⑥ 密封性 能 管力控制阀采用硬密封结构 ， 密封 面硬 度达到 H R C 4 0以上 ， 杂质和其它异 物不会对密封 面造成 损伤 ， 密封性能保持很好。 ⑦ 维护方便 管力 控制阀结构简单 ， 维修方便 ， 能够 在线检修 。 从上面的比较来看 ，管力控 制阀的综合性能优势明 显 ， 特别是大 口径 阀门。 4 管力控制阀的应用实例 福州 市 自来水公 司城边水厂 取水泵房 1 0 5 0 0 m 3 ／ h ， 单泵 为瑞士 进 口潜 水泵 ，型 号为 C P 3 5 0 1 ． 8 3 5 0 6 3 1 1 1 8 Q 3 5 O l m 3 ／ h ， H 2 5 m ， N 1 8 3 k W ， 改造前为液控蝶 阀加闸 阀， 水泵出口压力为 0 ． 0 9 M P a ， 水头损失为 0 ． 0 0 0 2 7 M P a 。阀 门出厂时设定快关时间为 3 s ，缓闭时间为 2 3 S ，出现最 大水锤时 间为 2 9 s ， 最大水锤 峰值为 0 ． 3 7 5 M P a ， 停泵后 明显听到水击声音。 开阀时间为 3 6 S 2 0 ～ 6 0 可调 ， 因为 取水的闵江水位比阀门安装 中心要低 3 ～8 m， 因此 ， 停泵 时 ， 阀门进 口端 为负压 ， 阀门开启 时 ， 管道有振动 ， 有开阀 水锤。换用管力控制阀后 ， 水头损失为 0 ． 0 0 0 3 3 M P a ， 根据 现场工况 ， 设定开阀压力为 0 ． 0 6 MP a ， 开 阀时间为 6 1 S ， 因 为 阀门进 口旁通管装有 D N 2 5 的复合式排气阀， 所 以阀门 关 闭后进 口端不会 出现负压 。 水泵开启时 ， 阀门进旁通管 上 的排气 阀排气 。排完气后 ， 达到阀门设定压力 ， 阀门缓 慢开启 ， 没有 出现振动 ， 管 网很平稳定 。 根据工况 ， 设定快 关 时间为 2 S ， 缓半 时间为 3 2 S ， 阀门关闭平稳 ， 最大水锤 峰值为 0 ． 0 8 M P a 。 5 结 语 管力控制 阀吸收 了液控蝶阀 、多功能水力阀等控制 阀门的优点 ， 是新型蝶式多功能水泵控制 阀， 实现 了轻载 启泵 、 防止水锤和 自动控制等多功能应用 ， 且具有结构简 单 、 维护方便 、 稳定性好 的特点。 经过实给测试和现场应用证 明，该阀具有能够适应 多种工况 ， 运行安全平稳 ， 阻力 系数很小 ， 开关 时间可 以 方便调节 ， 消除水锤效果佳 ， 且不易堵塞等特点 。在工程 上 已广泛应用 ， 是 目前最理想的水泵控制阀门。 参考文献 【 1 】李志鹏， 刘可隹， 王贵生， 等． 多功能水力控制阀的设计与试 验研究 f J 】 ． 流体机械 ， 2 0 0 1 ， 1 ． [ 2 】王桂生， 李志鹏， 吴兴， 等． 新型水力控制阀的研制与应用 [ A ] ． 朱绍源． 第六届全国阀门与管道学术会议论文集【 c 】 ． 合 肥 合肥工业大学出版社， 2 0 0 9 ， 1 2 5 1 2 7 ． [ 3 】杨源泉． 阀门设计手册【 M】 ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 2 ． [ 4 ]陆培 文 ． 实 用 阀 门设 计 手册 【 M ] ． 北 京 机 械 工业 出版 社 ， 2 00 2． 【 5 ]金锥等． 停泵水锤及其防护【 M] ． 北京 中国建筑工业 出版 社， 1 9 9 3 ． 【 6 ]李汶青． 压力供水管路断流弥合水水锤防护措施及改J E E J ] ． 水 电厂 自动化， 2 0 0 8 ， 2 ．