多功能水力控制阀的应用简析

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多功能水力控制阀的应用简析

多功能水力控制阀是一种全过程自动操作的新型水力阀门，能够利用阀门前后介质的压力变化实现离心泵缓开、缓闭，防止管道中的介质倒流，可同时替代水泵控制阀、止回阀和水锤消除器，不需任何人力或电力驱动。



标签：多功能水力控制阀；结构；工作原理；使用分析

多功能水力控制阀是一种全过程自动操作的新型水力阀门，能够利用阀门前后介质的压力变化实现离心泵缓开、缓闭，防止管道中的介质倒流，可同时替代水泵控制阀、止回阀和水锤消除器，不需任何人力或电力驱动。



淄博市引黄供水管理局下属单位现使用的多功能水力控制阀，均由株洲南方阀门股份有限公司生产，型号为JD745X-A型，其中口径DN700的9台、口径DN500的3台，工作压力均为l.0MPa，最低动作压力0.5MPa，启闭动作时间6—120s且可手動调节。



一、多功能水力控制阀的结构组成

多功能水力控制阀由主阀和外装附件组成，主阀由主阀座、主阀板、阀体、阀杆组件、膜片、膜片座等主要部件组成；外装附件由装在阀体外的两根连接管路组成。进水调节阀和出水调节阀可调节进出膜片控制器上下腔的水流速度，从而调节阀门开启、关闭的时间；水泵正常运行时，可手动操作这两个调节阀控制主阀板开度，以调节流量。过滤器可保证膜片控制器上下腔中水的清洁，且因阀门开启过程中水流往复进出，使其本身具有反冲洗作用，完全适用于介质稍差的工况。



二、多功能水力控制阀的工作原理

多功能水力控制阀通过一个双室膜片控制器，利用液压原理控制主阀板和缓闭阀板，实现阀门的缓开、缓闭。其工作过程如下：



1.水泵开启前，阀门出口端的压力水作用在主阀板上，同时进入双室膜片控制器的上腔，下腔则与阀门进口端相通，由于膜片控制器的压板面积大于主阀板面积，此时阀门处于关闭状态。



2.水泵启动后，阀门不会马上开启，随着泵出水压力不断上升，一方面产生推动主阀板打开的力，一方面压力水从旁通管进入膜片控制器下腔，推动膜片压板，使膜片向上抬起，带动阀杆和缓闭阀板一起上升，而膜片控制器上腔内的水因通过旁通管与主阀出口端相连而泄放，主阀则在进水调节阀和出水调节阀的调节下，以可控速度缓慢开启，实现水泵轻载启动。当水泵达到正常工作点时，阀门完全开启，起到启动水泵时缓开出口阀的作用，在防止启动水锤的同时，也保护电机不过载。主阀板的开启度是由管道中水流冲击力的大小决定的，流速大时




主阀板开启度大，流速小时阀板开启度小，流速接近于零时，主阀板关闭。



3.当断电停泵时，主阀进水端压力、流速骤降，因主阀板与阀杆为滑动配合，所以主阀板在自身重力和弹簧的作用下迅速下落，当流速接近于零时主阀板完全关闭，此时输水管道内大部分存水回流被截住，少量回流通过主阀板上的泄流孔流入主阀进口端，缓和了可能产生的水锤压力。主阀板关闭后，主阀出口端的压力高于进口端，出口端水压通过旁通管传入膜片控制器上腔，推动膜片压板带动阀杆以及与阀杆固联的缓闭阀板一起缓慢下移，直至泄流孔关闭，缓闭速度可通过进水调节阀和出水调节阀调节。因只有在膜片控制器上腔压力大于下腔压力，即主阀板关闭后，缓闭阀板才能关闭，所以不可能产生缓闭与速闭同步的现象。



三、多功能水力控制阀的使用分析

以净水厂送水泵组为例，10#泵组泵出口配套设备为电动蝶阀加液压蝶式缓闭止回阀，3#、7#泵组泵出口配套设备为多功能水力控制阀。两种泵组配套设备使用状况如下：



1、送水泵组3#、7#泵，采用多功能水力控制阀，开停泵时，直接按开、停泵按钮，无配电设施，性能特点：兼水泵控制、止回、消除水锤三种功能，无电气和液压元器件，故障点少，基本无维修。缺点：体积大。



2、送水泵组10#泵，采用电动蝶阀+液压蝶式缓闭止回阀，开泵时，先开泵，后分3次开启阀门；停泵时，先分2次关闭阀门，阀门关到位后，再停泵。电动蝶阀需安装配套控制装置。性能特点：配电控制部分及变速箱需定期检查维护；液压蝶式缓闭止回阀需定期检查油缸密封情况。缺点：功能单一，控制复杂，维修量大。



2台多功能水力控制阀自2012年运行至今，泵组开停操作简单，多次开停泵、启闭阀，均未出现故障，且泵组运行稳定，阀门启闭平稳，表明该阀门运行状态稳定。实际运行数据如表1所示。



由表1可见，阀门两端的压力差在0.007-0.016MPa之间，阻力损失较小，节能效果好。



四、多功能水力控制阀的应用优势

通过近3年的实际运行发现，JD745X型多功能水力控制阀可有效提高系统安全运行的可靠性，满足自动化要求，非常适合水泵自动化控制。



（一）主要功能

1.止回：为基本功能，可防止管网压力水倒流；

2.轻载启泵：通过调节控制阀，可实现带压零流量缓开，达到轻载启泵的目




的；



3.消除停泵水锤：主阀板的速闭和缓闭阀板的缓闭符合给水系统的两阶段关闭规律，且控制阀可调节阀门开启、缓闭时间，无论工况如何变化，均能有效防止停泵水锤。



（二）主要优点

1.安全可靠性高。可调节关闭时速，使水锤压力小于允许值，消除因突然停电而造成外管路介质对供水系统产生的水锤冲击，确保管网安全，且各种动作完全连锁，不会产生误动作，从而保障供水安全可靠。



2.无需操作控制。可依靠启停水泵时阀门前后的压力变化和液压原理，使阀门按照水泵操作规程的要求完成整个操作，实现直接停泵，简化了泵房的操作程序，达到了事故停泵无水锤的要求。



3.结构简单。无电气和液压元器件，不需借助电力、人力或其他外力，故障点少，基本无维修，使用寿命长。



参考文献：

[1]多功能水泵控制阀工作原理，中国环保在线，技术交流。

[2]CECS144-2002《水力控制阀应用设计规程》。

作者简介：樊婷婷，女，（1981.10），山东淄博人，毕业于山东大学，工程硕士，工程师，主要从事水利工程。

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