水廠多功能水泵控制閥設(shè)計(jì)原理

【資料簡介】

　一、水廠多功能水泵控制閥設(shè)計(jì)原理多功能水泵控制閥簡介
　　JD745X系列多功能水泵控制閥，是一種全過程自動(dòng)操作的新型水力閥門，能夠全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)離心泵開泵時(shí)的緩開，停泵時(shí)的二階段快閉與緩閉，防止管道中介質(zhì)的倒流，該閥可以同時(shí)替代水泵出口管路上的操作閥、雙速閥、緩閉閥止回閥的水錘消除器。目前在水廠一級(jí)、二級(jí)泵站中，水泵的出水口裝有雙速閥和手動(dòng)閘閥，在市區(qū)各加壓站中水泵的出水口裝有微阻緩閉止回閥和手動(dòng)蝶閥，通過幾年來的運(yùn)行看，存在的主要問題是：雙速閥啟閉不夠靈活，電磁四通閥的故障率比較高，不能滿足泵站自動(dòng)化運(yùn)行的要求，緩閉止回閥的行程難于調(diào)試掌握，因而時(shí)常出現(xiàn)緩閉止回閥關(guān)閉不嚴(yán)水泵倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，如為油壓式的養(yǎng)護(hù)維修更為麻煩。2001年l0月，公司在義河北泵站中改用株洲南方閥門制造有限公司生產(chǎn)的“多功能水泵控制閥”后，較理想地解決了上述問題，提高了供水安全的可靠性，實(shí)現(xiàn)了泵站的自動(dòng)化運(yùn)行。水泵智能控制閥主要用來控制水泵的開啟和關(guān)閉，可滿足水泵各種工況的需要。該產(chǎn)品可用于各種場合的水泵出水口管網(wǎng)上，根據(jù)各種水泵啟動(dòng)或關(guān)閉時(shí)所需的技術(shù)條件，調(diào)整其參數(shù)，實(shí)現(xiàn)有效的控制,集止回、截止、緩閉消聲、消除水錘等多項(xiàng)功能于一體，一閥替多閥，可取代各類電動(dòng)閘閥、電動(dòng)蝶閥和一切常規(guī)止回閥等，并可實(shí)現(xiàn)遙控或計(jì)算機(jī)集中控制。水泵控制閥就是水壓控制的閥門，根據(jù)使用目的﹑功能及場所的不同可演變成遙控浮球閥﹑減壓閥﹑緩閉止回閥和流量控制閥等。比如現(xiàn)有技術(shù)中常見的緩閉止回閥，該閥門中的閥瓣啟閉是由流體控制，在進(jìn)水時(shí)，流體推開閥瓣并連通進(jìn)水段和出水段；不進(jìn)水時(shí)，閥瓣在自身重力或流體逆流的反推力下，閥瓣關(guān)閉進(jìn)水段，閥瓣關(guān)閉避免過力撞擊在進(jìn)水段上并產(chǎn)生噪音，因此在閥體底部安裝有緩沖裝置，可以減輕閥瓣的撞擊力，但是會(huì)影響閥瓣的密封性；新型緩閉止回閥，該止回閥中在閥瓣上連接活塞桿，活塞桿上端連接至少兩個(gè)緩沖裝置，該結(jié)構(gòu)所解決的問題是“在活塞桿帶動(dòng)閥板旋轉(zhuǎn)時(shí)，有時(shí)由于驅(qū)動(dòng)力過大，閥板與介質(zhì)流道內(nèi)壁碰撞會(huì)產(chǎn)生噪音，也容易破壞閥板與介質(zhì)流道內(nèi)壁之間的硬密封，從而影響緩閉止回閥的密封性能。

水廠多功能水泵控制閥設(shè)計(jì)原理水泵智能控制閥特點(diǎn)
　　1、結(jié)構(gòu)簡單，無易損件。主閥工作腔不用膜片和“O”型圈，缸與活塞之間有間隙，磨擦阻力小，經(jīng)久耐用；
　　2、具有調(diào)節(jié)、截止、止回、消除水錘等多項(xiàng)功能，一閥替代多閥，節(jié)省設(shè)備總投資；
　　3、閥開啟和關(guān)閉時(shí)速可根據(jù)泵的開、關(guān)的技術(shù)要求自動(dòng)調(diào)節(jié)。可實(shí)現(xiàn)輕載啟泵和消除停泵水錘，開關(guān)穩(wěn)定可靠，無任何振動(dòng)；
　　4、打破一般水控閥在截流口設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的常規(guī)，大限度減小流阻；
流阻系數(shù)小，ζ≤0.3，節(jié)能效果好；
　　5、具有流量控制裝置：設(shè)備運(yùn)行時(shí)，可帶壓調(diào)節(jié)水泵的流量，并可作開度標(biāo)記；
　　6、該閥的進(jìn)出口導(dǎo)管采用DN15以上管道，不易堵塞，可用于介質(zhì)中混有小顆粒的工況；
　　7、閥門與水泵自動(dòng)連動(dòng)，啟閉由輸送介質(zhì)驅(qū)動(dòng)，不需外接動(dòng)力源，且無須人員操作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
水泵智能控制閥主要功能
　　1、止回：該閥的基本功能是止回，防止管網(wǎng)壓力水倒流。
　　2、輕載啟泵：通過調(diào)整控制參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)帶壓零流量緩開，以達(dá)到輕載啟泵的目的；
　　3、消除停泵水錘。高壓、大口徑、高流速管網(wǎng)中，容易產(chǎn)生停泵水錘，造成事故。該閥設(shè)計(jì)能自動(dòng)調(diào)節(jié)關(guān)閉時(shí)速，使水錘壓力小于允許值，確保管網(wǎng)安全；   
　　4、帶壓流量調(diào)節(jié)：通過手輪和調(diào)節(jié)絲桿在設(shè)備運(yùn)行時(shí)可控制閥開啟度，從而調(diào)節(jié)流量。

　　二、水廠多功能水泵控制閥設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)的幾大特點(diǎn)
提供一種多功能水泵控制閥，閥瓣打開的角度大，對(duì)流體產(chǎn)生的阻流小，同時(shí)也減小噪音和水錘。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案：這種多功能水泵控制閥，包括閥體，閥體上設(shè)有進(jìn)水段和出水段，進(jìn)水段安裝有閥瓣，閥瓣的上端轉(zhuǎn)動(dòng)連接在進(jìn)水段上，閥瓣上連接有控制閥瓣啟閉的閥桿，閥瓣的端面上固定有固定塊，固定塊上活動(dòng)連接有連桿，連桿上開有滑槽，閥桿滑動(dòng)連接在滑槽中，固定塊位于閥桿的正下方，固定塊的上端面設(shè)有供閥桿下壓的支撐端面，閥桿上端連接帶動(dòng)閥桿升降的驅(qū)動(dòng)裝置。閥瓣在打開時(shí)，在驅(qū)動(dòng)裝置的拉動(dòng)閥桿向上升，使閥瓣轉(zhuǎn)動(dòng)至水平方向上，這樣對(duì)流體幾乎無阻力，也減小流體產(chǎn)生的噪音和對(duì)閥體撞擊產(chǎn)生的損傷。而且閥桿是豎直方向上直線上升，而固定塊在閥瓣轉(zhuǎn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生左右移動(dòng)，因此閥桿與固定塊之間連接有連桿，連桿避免閥瓣對(duì)閥桿產(chǎn)生徑向的推力，而閥桿在連桿中的滑動(dòng)移動(dòng)，閥桿下降時(shí)下壓在固定塊的支撐端面上，支撐端面在閥瓣關(guān)閉狀態(tài)是處于水平狀態(tài)，閥桿下壓固定塊使閥瓣緊密貼合在進(jìn)水段的內(nèi)端面上，保證良好的密封性。

為了進(jìn)一步完善，固定塊通過定位銷滑動(dòng)連接在滑槽中。這樣使得連桿與固定塊、閥桿的配合更加靈活。同時(shí)，閥瓣為傾斜密封在進(jìn)水段的內(nèi)端面上，進(jìn)水段的內(nèi)端部分設(shè)有導(dǎo)流段，導(dǎo)流段所朝的方向與閥瓣端面垂直。傾斜安裝的閥瓣主要是配合閥桿推拉，導(dǎo)流段與閥瓣端面垂直有利于流體推開閥瓣，流體的方向傾斜朝上，使閥瓣更容易達(dá)到水平方向。
進(jìn)水段與閥體為分體結(jié)構(gòu)，進(jìn)水段通過螺栓安裝于閥體的端面上并伸入閥體內(nèi)部。進(jìn)水段與閥體采用分體式結(jié)構(gòu)，進(jìn)水段上的密封面單獨(dú)的拿出里加工，做一個(gè)簡單的工裝在立車上就可以加工完成，進(jìn)水段相對(duì)應(yīng)閥體整體的回轉(zhuǎn)直徑小，整個(gè)閥門加工無需上鏜床即可加工完成，提高了加工效率。而且閥瓣的安裝更加方便，閥瓣預(yù)先安裝在進(jìn)水段上，然后再將進(jìn)水段固定在閥體上，這對(duì)后期維修時(shí)對(duì)閥瓣的拆裝也更加方便。
　　1.主閥板與閥桿形成滑動(dòng)配合，閥板開度可隨流量大小而改變，因而能在接近于零流量時(shí)關(guān)閉，達(dá)到消除水錘的理想狀態(tài)。
　　2.控制腔采用膜片設(shè)計(jì)，避免了活塞缸式控制腔存在的因阻而產(chǎn)生的開關(guān)失靈現(xiàn)象。同時(shí)降低了動(dòng)作壓力，膜片材料先用了強(qiáng)化尼龍纖維網(wǎng)加強(qiáng)的聚氯丁橡膠，動(dòng)作壽命長達(dá)65萬次。
　　3.比旋啟式止回閥減少用電31%，設(shè)計(jì)減輕了主閥板重量，采用了流線型寬敞的閥座設(shè)計(jì)，阻力系數(shù)3.8，大大低于阻力系數(shù)5.6的旋啟式止回閥。
　　4.維護(hù)方便，采用了寬型閥蓋，無需拆卸連接法蘭，即可將閥內(nèi)組件全部取出。

　　三、水廠多功能水泵控制閥設(shè)計(jì)原理運(yùn)行數(shù)據(jù)

出水段的內(nèi)壁為由外至內(nèi)逐漸變大的錐形結(jié)構(gòu)，閥體內(nèi)設(shè)有與出水段內(nèi)端連接的緩沖腔，進(jìn)水段伸入閥體內(nèi)并連通緩沖腔，進(jìn)水段的內(nèi)徑小于緩沖腔的內(nèi)徑。進(jìn)水段的內(nèi)徑大小均勻，伸入緩沖腔內(nèi)，緩沖腔的內(nèi)徑大于進(jìn)水段和出水段，這樣使得流體有更大的流動(dòng)空間，減小流體阻力，而且減慢流體的速度，因此減輕了水錘產(chǎn)生的沖擊力，但是不減小水的流量，而且緩沖腔使閥瓣有足夠的空間轉(zhuǎn)動(dòng)至水平方向。而出水段與緩沖腔之間的結(jié)構(gòu)減慢了流體逆流的速度，從而減小了閥瓣關(guān)閉時(shí)的推力，放慢閥瓣關(guān)閉時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。
驅(qū)動(dòng)裝置包括安裝在閥體頂部開口的密封罩，密封罩上密封安裝有閥蓋，密封罩與閥蓋形成密封內(nèi)腔；密封罩與閥蓋之間固定有膜片，膜片上下表面之間固定有上膜片壓板和下膜片壓板，閥桿的上端穿過密封罩并固定在上膜片壓板和下膜片壓板上，膜片將密封內(nèi)腔隔離成上腔和下腔，密封罩上安裝有連通下腔的下導(dǎo)管，下導(dǎo)管另一端與進(jìn)水段連通；閥蓋上安裝有連通上腔的上導(dǎo)管，上導(dǎo)管另一端連通出水段。其實(shí)帶動(dòng)閥桿升降的驅(qū)動(dòng)裝置有很多種，如氣缸、液壓缸或電機(jī)，但是這些是需要控制系統(tǒng)配合，而本結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置是隨著流體的方向自動(dòng)控制閥桿的升降，是無需另外配合控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)制作成本低，后期維修也方便。
上導(dǎo)管和下導(dǎo)管上分別安裝有針型閥和過濾器。針型閥是一種可以調(diào)整的閥門，可以調(diào)整上導(dǎo)管和下導(dǎo)管的流量，從而控制驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)閥桿升級(jí)的速度，也可以切斷流體，而過濾器的作用是避免一些雜物進(jìn)入密封內(nèi)腔中，影響驅(qū)動(dòng)裝置的密封性。
閥瓣朝向進(jìn)水段的端面為平面。這是減小閥瓣對(duì)流體流動(dòng)的阻力，該端面其實(shí)也可以向外凸的弧面，這樣阻力小。
　　水泵型號(hào)8Sh一6A 電機(jī)90KW額定轉(zhuǎn)速2950r/min 揚(yáng)程83m流量224m3/h測試情況：
　　1.控制閥自動(dòng)開啟時(shí)間30一40秒，自動(dòng)關(guān)閉時(shí)間10-15秒。
　　2.啟泵后閥門于2min時(shí)到達(dá)大開度。

　　四、水廠多功能水泵控制閥設(shè)計(jì)原理使用效果
　　我們水司于2000年10月使用了該產(chǎn)品正常運(yùn)行5個(gè)月，累計(jì)2000多小時(shí)，無任何故障，顯示該閥運(yùn)行狀態(tài)非常穩(wěn)定。采用旋啟式閥瓣、閥門可實(shí)現(xiàn)全流通，流租極小；*的外形設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，閥體采用分體式結(jié)構(gòu)，整個(gè)閥門加工無需上鏜床即可加工完成，大大降低了設(shè)備的投入；采用連桿補(bǔ)償旋啟式閥瓣旋轉(zhuǎn)與閥桿上下運(yùn)動(dòng)形成的位移差；采用膜片隔離形成兩個(gè)腔室控制旋啟閥瓣打開的高度和密封；防止水錘效果好，將緩開、止回速閉、緩閉等消除水錘的技術(shù)一體化；操作方便，無需為閥門另配電控系統(tǒng)，閥門隨水泵的開啟與停止自動(dòng)并按順序完成控制功能。通過設(shè)定調(diào)節(jié)閥開度可得到合適的控制參數(shù)。其結(jié)構(gòu)所解決的都是閥瓣的緩沖問題，但是其結(jié)構(gòu)存在一個(gè)很大的問題，由于止回閥的閥瓣的打開是靠流體推動(dòng)的，因此閥瓣對(duì)流體起到很大的阻力，閥瓣無法轉(zhuǎn)動(dòng)至水平方向，閥瓣改變從進(jìn)水段進(jìn)入的流體方向，并使流體撞擊在閥體的通道內(nèi)壁，這不僅減小閥門的流量，而且流體對(duì)通道的撞擊產(chǎn)生很大的噪音和震動(dòng)，對(duì)閥體也是具有很大的損傷

　　1.滿足離心泵的閉閘啟動(dòng)要求，能夠保證水泵電機(jī)輕載啟動(dòng)，無需電氣和油壓，便可實(shí)現(xiàn)直接對(duì)水泵進(jìn)行啟停控制，不僅*解決了因突然停電而造成管路介質(zhì)對(duì)揚(yáng)水系統(tǒng)所產(chǎn)生的水錘沖擊、介質(zhì)的回流，而且還大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
　　2.消除水錘效果理想，停泵時(shí)關(guān)閥平穩(wěn)無聲響、振動(dòng)、閥門關(guān)閉嚴(yán)密，由于這種控制閥*依靠水力自控，因此無需專人管理。