大型給水活塞式調流調壓閥應用原理

【資料簡介】

大型給水活塞式調流調壓閥應用原理多用于大型給水工程中。詳細介紹了調流調壓閥的應用原理、應用指標、應用現狀，并對其應用前景進行了討論。調流調壓閥又稱活塞式多功能控制閥，因其具有多種控制功能(如水位控制功能、減壓控制功能、持壓泄壓控制功能、流量控制功能等)，能起到無氣蝕、無紊流、無振動、耐泥沙等作用，故在當今大型給水工程中廣泛應用，例如長江三峽左岸電站工程、黃河小浪底水電站水利樞紐工程、內蒙古華電包頭第二熱電廠給水工程、太原市城市供水管網調流調壓工程等。下面將對其應用原理、應用指標、應用現狀、應用前景進行討論。電動活塞式調流調壓閥由前閥體、后閥體、閥桿、導流器和套筒等主要部件組成。采用不銹鋼制造的導流器固定在后閥體中腔，在其表面均勻的分布有噴流孔；套筒在活套在導流器上并與閥桿連接，通過外控部件控制套筒的位置，以調節閥門過流面積。外控部件可按照工況需求采用手動、電動、氣動和液動等多種形式。
1、閥體
閥體包括前閥體和后閥體，在后閥體內設有軸向對稱的流道。
2、導流器
導流器是多功能活塞閥的關鍵部件，壁面上有許多腰型槽，所有腰型槽根據工況與介質情況，按一定的組合規律布置。

1、大型給水活塞式調流調壓閥應用原理的應用原理
調流調壓閥主要由閥體、活塞、活塞導軌、內置曲柄滑塊機構、密封、內部零件等組成。主要采用曲柄滑塊帶動活塞運動，在閥體內部形成軸向對稱的環形流道，并有效地控制流通面積，形成從入口到出口截面為遞減的流道，從而使流體的流速漸升，并通過圓周方向上的多孔，向管路中心方向形成射流對撞，從而達到消能減壓、調節流量的目的。其具體結構見圖1。
調流調壓閥在小流量工況時閥門對流體具有良好的消能效果，有效防止氣蝕;當大流量工況時，閥門可消減流體部分能量，并對流體的部分能量有所保留，保證閥門具有足夠的過流能力。其主要優點如下：實現流量的精確控制，可以保持恒定流量;實現大壓差范圍內的調節，保持閥后壓力穩定;可以選擇手動和電動兩種控制方式，電動調流調壓閥還可以實現遠程控制，操作人員無需到達現場，即可根據需要進行高精度調節。
電動活塞式調流調壓閥-于導流器上，通過導流器導引。水流從導流器外流入，經過導流器上的噴流孔形成多束水流，在閥體中腔產出碰撞，達到消能的效果；節流發生在活塞邊緣與導流器的孔口之間，由于孔內水流速度很高，所以導流器選用的材質高度耐磨與抗腐蝕；同時因為碰撞發生的閥體流道中腔，有效降低了氣蝕和沖刷對閥體的影響，提高閥門使用壽命。主密封圈位于導流器的端，活塞在全行程上被導引，當被推動穿過主密封圈至全關位置時，閥門前后的差壓強迫主密封圈緊貼套筒外壁實現截斷。活塞通過連桿的引導在導流器內前后運動，閥桿借助曲柄與連桿傳動，當執行機構驅動閥桿順時針轉動時，活塞向后移動，開啟閥門；當執行機構驅動閥桿逆時針轉動時，活塞向前移動，關閉閥門。
主要技術特點
軸向對稱流道：閥體采用了軸向對稱流道，*避免了不必要的流向改變，使噪音和紊流趨勢明顯降低。
壓力平衡：由于多功能錐形閥采用壓力平衡套筒，使得操作套筒的軸向力與閥門兩端的壓差無關，因此使用較小的執行機構就能達到快動的目的。
調節效果好：近乎數字式控制，通過改變過流孔的數量實現流道面積的變化，具有良好的線性調節特性。

2、大型給水活塞式調流調壓閥應用原理的應用指標
2.1、水力工況
規格：公稱直徑DN100mm～DN1600mm；適用介質：水；適用溫度：0℃～70℃；公稱壓力：PN=1.0MPa～4.0MPa。
工況基本條件：在輸配水管道上安裝閥門，使水通過調流調壓閥后，流量、壓力在一定范圍內變化，以滿足工況要求。
2.2、結構與性能規范
(1)閥體一體化整體鑄造，確保堅固耐用。閥門整體及閥體、活塞、閥軸等主要部件，使用壽命不少于50年。
(2)閥門安裝在輸水管道上，起調節壓力、流量、消除氣蝕及通斷水流作用。其進出口結構做到平滑順暢，避免因流道結構變化造成的水流紊亂而產生的振動、噪聲和氣蝕，其開啟度與流量成線性關系。
(3)閥門與管道的連接形式為法蘭連接，法蘭連接尺寸符合現行國標。
(4)活塞閥采用金屬與橡膠雙重密封，實現氣泡級密封、零泄漏。
(5)閥門有效啟閉次數可達5萬次以上。
(6)閥門自身水頭損失不大于2m水柱。

2.3、大型給水活塞式調流調壓閥應用原理設備材質及防腐規范
2.3.1、設備材質
(1)設備制造和安裝設備所使用的材料，從強度、韌性和耐久性方面都滿足要求，材料沒有任何損傷和缺陷。
(2)設備所使用的與水接觸的材料，都不含有異味或有毒性的物質，也不含有影響人身健康的對所輸水的水質不利的物質。廠家對所使用材料出具部門的衛生合格證。
(3)設備所使用的材料不會產生機械負荷或電氣負荷的過載。
(4)以下為閥門各部件材質。閥體：球墨鑄鐵QT500-7;活塞：不銹鋼1Cr18Ni9Ti;活塞導軌：錫黃銅HSn62-1;內置曲柄滑塊機構：不銹鋼2Cr13;密封圈：橡膠，閥體密封圈采用1Cr18Ni9Ti組合材料;閥門其他零部件：不銹鋼;齒輪箱：選用渦輪蝸桿齒輪箱(配限位開關、位置指示器)。
2.3.2、防腐
閥體內外采用靜電粉末噴涂藍色環氧樹脂，符合GB或同等標準。

2.4、大型給水活塞式調流調壓閥應用原理電動執行機構
(1)供電電源：380V±38V，50Hz。
(2)根據IEC529，耐候防護等級符合IP68，防塵防水，可全天候工作。
(3)適用于環境溫度：-25℃～70℃;相對濕度。
(4)開/關極限位置均配限位開關，開和關的方向均配扭矩開關以防過載。開關觸點為純銀制作，具有高額定容量(220V/AC/5A)和長壽命。
(5)帶有現場機械式閥位指示器，配離合式緊急手輪，供現場進行手動操作。
(6)配備現場控制箱(與電動執行器為機電一體化)，功能要求如下：有閥位開度位置反饋傳感器RWG(兩線制)，輸出4mA～20mA模擬量信號;有閥門定位器，能接受4mA～20mA的控制信號，使閥門精確定位，靈敏度為0.25%～2.5%;可進行遠程/手動兩種控制方式的選擇，而且可以鎖定在其中一種方式下，以免出現誤操作;現場有開、停、關3個控制按鈕及相應的指示燈;用于遙控的信號繼電器有遠程/手動選擇、開/關選擇。
(7)閥門的自動調節控制，由閥門的現場控制柜內完成。現場控制柜需滿足現場室外安裝的需要，防護等級不小于IP65。閥門現場控制柜可與總控室通過GPRS進行無線數據通信，將現場的工作狀態定時傳送給總控室，并接收控制點的數據進行自動調節。在現場出現突(如突然斷電、雷擊、不明故障等)時，活塞閥應可自動鎖定保持原有狀態，或增加自鎖裝置，增加設定值，突發意外情況時，自動按設定值操作。

3 、大型給水活塞式調流調壓閥應用原理的應用現狀
調流調壓閥在大型給水工程中安裝在輸水管道上，主要發揮調節壓力、流量、消除氣蝕及通斷水流的作用。內蒙古華電包頭發電有限公司擁有2臺裝機容量60kWh機組，2006-2008年期間采用黃河水為其主要水源，供涼水塔補水使用，現狀主要使用包頭鋼鐵廠中水及城市中水，安裝有一臺DN800mm調流調壓閥作為黃河水進水的流量控制閥門。該調流調壓閥2005年底試安裝運行，2006年3月正式使用。根據運行人員介紹，流量2200m3/h，流量200m3/h，具有良好的線性參數。
上海市自來水市北有限公司楊樹浦水廠始建于1881年，1883年投產，為上海市的水廠。該水廠出水經過二級加壓泵站加壓后，供向市區管網。兩臺DN800mm調流調壓閥安裝在楊樹浦水廠下屬二級加壓泵站清水池進水口處，2004年投入使用，采用電動控制，保持清水池流量恒定。
太原市現狀黃河水均由呼延水廠處理后供向市區。現狀呼延水廠清水池池底標高為851m，采用重力流供水方式，因市區管網大多年久失修，無法承受如此巨大的壓力，所以出廠調流調壓閥將出廠水水頭調整為830m，是對能源的一種極大浪費。另外，一旦呼延水廠出廠調流調壓閥發生故障，沒有可靠的挽救措施，將對下游管網造成巨大沖擊，新建調流調壓閥既可以防止此類事故發生(據了解，此類事故發生過一次，引起太原市城區管網同時發生多處爆管事件)，又可減少對能源的浪費。伴隨著太原市的道路新建及改造工程，太原市自來水公司將配套建設勝利東街加壓站、陽興河街加壓站、太行路加壓站。目前各加壓站選址已基本確定，急需提高管網壓力以保證加壓站進水，從而擴展供水區域。新建調流調壓閥可以提高上游壓力，擴大選址范圍。基于以上諸多原因，太原市城市供水管網調流調壓工程中使用了3臺調流調壓閥(1臺DN800mm、2臺DN1200mm)。DN800mm調流調壓閥：調節流量范圍0m3/h～3760m3/h，閥前壓力0.6MPa～0.8MPa，閥后壓力0.3MPa～0.4MPa;DN1200mm調流調壓閥：調節流量范圍0m3/h～8200m3/h，閥前壓力0.6MPa～0.8MPa，閥后壓力0.3MPa～0.4MPa。調流調壓閥均采用電動遠程控制，具備良好的壓力線性參數。

4、大型給水活塞式調流調壓閥應用原理的應用前景
在小流量工況時活塞式流量調節閥對流體具有良好的消能效果，有效防止氣蝕；當大流量工況時，活塞式流量調節閥可消減流體部分能量，并對流體的部分能量有所保留，保證閥門具有足夠的過流能力。其主要優點如下：實現流量的精確控制，可以保持恒定流量；實現大壓差范圍內的調節，保持閥后壓力穩定；可以選擇手動和電動兩種控制方式，電動調流調壓閥還可以實現遠程控制，操作人員無需到達現場，即可根據需要進行高精度調節。電動調壓調流閥主要用在水廠、電廠、引水工程等介質為水的管網系統，起調節管道介質流量、流態以及調節管網壓力的作用。調流調壓閥是實現流量及壓力控制的閥門，現作為一種成熟產品在全國各地大中城市廣泛使用。其市場使用經驗已有10多年的歷史，受到普遍好評。未來隨著城市供水區域擴大，工程要求提高以及自動化程度增強，調流調壓閥必將得到更廣闊的發展空間。