调流调压阀的应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)太原市供水设计研究院 作者:董祥

  调流调压阀是一种活塞式的多功能控制阀,多用于大型给水工程中。详细介绍了调流调压阀的应用原理、应用指标、应用现状,并对其应用前景进行了讨论。

  调流调压阀又称活塞式多功能控制阀,因其具有多种控制功能(如水位控制功能、减压控制功能、持压泄压控制功能、流量控制功能等),能起到无气蚀、无紊流、无振动、耐泥沙等作用,故在当今大型给水工程中广泛应用,例如长江三峡左岸电站工程、黄河小浪底水电站水利枢纽工程、内蒙古华电包头第二热电厂给水工程、太原市城市供水管网调流调压工程等。下面将对其应用原理、应用指标、应用现状、应用前景进行讨论。

1、调流调压阀的应用原理

  调流调压阀主要由阀体、活塞、活塞导轨、内置曲柄滑块机构、密封、内部零件等组成。主要采用曲柄滑块带动活塞运动,在阀体内部形成轴向对称的环形流道,并有效地控制流通面积,形成从入口到出口截面为递减的流道,从而使流体的流速渐升,并通过圆周方向上的多孔,向管路中心方向形成射流对撞,从而达到消能减压、调节流量的目的。其具体结构见图1。

调流调压阀剖面图

图1 调流调压阀剖面图

  调流调压阀在小流量工况时阀门对流体具有良好的消能效果,有效防止气蚀;当大流量工况时,阀门可消减流体部分能量,并对流体的部分能量有所保留,保证阀门具有足够的过流能力。其主要优点如下:实现流量的精确控制,可以保持恒定流量;实现大压差范围内的调节,保持阀后压力稳定;可以选择手动和电动两种控制方式,电动调流调压阀还可以实现远程控制,操作人员无需到达现场,即可根据需要进行高精度调节。

2、调流调压阀的应用指标

2.1、水力工况

  规格:公称直径DN100mm~DN1600mm;适用介质:水;适用温度:0℃~70℃;公称压力:PN=1.0MPa~4.0MPa。

  工况基本条件:在输配水管道上安装阀门,使水通过调流调压阀后,流量、压力在一定范围内变化,以满足工况要求。

2.2、结构与性能规范

  (1)阀体一体化整体铸造,确保坚固耐用。阀门整体及阀体、活塞、阀轴等主要部件,使用寿命不少于50年。

  (2)阀门安装在输水管道上,起调节压力、流量、消除气蚀及通断水流作用。其进出口结构做到平滑顺畅,避免因流道结构变化造成的水流紊乱而产生的振动、噪声和气蚀,其开启度与流量成线性关系。

  (3)阀门与管道的连接形式为法兰连接,法兰连接尺寸符合现行国标。

  (4)活塞阀采用金属与橡胶双重密封,实现气泡级密封、零泄漏。

  (5)阀门有效启闭次数可达5万次以上。

  (6)阀门自身水头损失不大于2m水柱。

2.3、设备材质及防腐规范

2.3.1、设备材质

  (1)设备制造和安装设备所使用的材料,从强度、韧性和耐久性方面都满足最新要求,材料没有任何损伤和缺陷。

  (2)设备所使用的与水接触的材料,都不含有异味或有毒性的物质,也不含有影响人身健康的对所输水的水质不利的物质。厂家对所使用材料出具权威部门的卫生合格证。

  (3)设备所使用的材料不会产生机械负荷或电气负荷的过载。

  (4)以下为阀门各部件材质。阀体:球墨铸铁QT500-7;活塞:不锈钢1Cr18Ni9Ti;活塞导轨:锡黄铜HSn62-1;内置曲柄滑块机构:不锈钢2Cr13;密封圈:丁腈橡胶,阀体密封圈采用1Cr18Ni9Ti组合材料;阀门其他零部件:不锈钢;齿轮箱:选用涡轮蜗杆齿轮箱(配限位开关、位置指示器)。

2.3.2、防腐

  阀体内外采用静电粉末喷涂蓝色环氧树脂,符合GB或同等标准。

2.4、电动执行机构

  (1)供电电源:380V±38V,50Hz。

  (2)根据IEC529,耐候防护等级符合IP68,防尘防水,可全天候工作。

  (3)适用于环境温度:-25℃~70℃;100%的相对湿度。

  (4)开/关极限位置均配限位开关,开和关的方向均配扭矩开关以防过载。开关触点为纯银制作,具有高额定容量(220V/AC/5A)和长寿命。

  (5)带有现场机械式阀位指示器,配离合式紧急手轮,供现场进行手动操作。

  (6)配备现场控制箱(与电动执行器为机电一体化),功能要求如下:有阀位开度位置反馈传感器RWG(两线制),输出4mA~20mA模拟量信号;有阀门定位器,能接受4mA~20mA的控制信号,使阀门精确定位,灵敏度为0.25%~2.5%;可进行远程/手动两种控制方式的选择,而且可以锁定在其中一种方式下,以免出现误操作;现场有开、停、关3个控制按钮及相应的指示灯;用于遥控的信号继电器有远程/手动选择、开/关选择。

  (7)阀门的自动调节控制,由阀门的现场控制柜内完成。现场控制柜需满足现场室外安装的需要,防护等级不小于IP65。阀门现场控制柜可与总控室通过GPRS进行无线数据通信,将现场的工作状态定时传送给总控室,并接收控制点的数据进行自动调节。在现场出现突发情况(如突然断电、雷击、不明故障等)时,活塞阀应可自动锁定保持原有状态,或增加自锁装置,增加设定值,突发意外情况时,自动按设定值操作。

3 、调流调压阀的应用现状

  调流调压阀在大型给水工程中安装在输水管道上,主要发挥调节压力、流量、消除气蚀及通断水流的作用。

  内蒙古华电包头发电有限公司拥有2台装机容量60kWh机组,2006-2008年期间采用黄河水为其主要水源,供凉水塔补水使用,现状主要使用包头钢铁厂中水及城市中水,安装有一台DN800mm调流调压阀作为黄河水进水的流量控制阀门。该调流调压阀2005年底试安装运行,2006年3月正式使用。根据运行人员介绍,最大流量2200m3/h,最小流量200m3/h,具有良好的线性参数。

  上海市自来水市北有限公司杨树浦水厂始建于1881年,1883年投产,为上海市最大的水厂。该水厂出水经过二级加压泵站加压后,供向市区管网。两台DN800mm调流调压阀安装在杨树浦水厂下属二级加压泵站清水池进水口处,2004年投入使用,采用电动控制,保持清水池流量恒定。

  太原市现状黄河水均由呼延水厂处理后供向市区。现状呼延水厂清水池池底标高为851m,采用重力流供水方式,因市区管网大多年久失修,无法承受如此巨大的压力,所以出厂调流调压阀将出厂水水头调整为830m,是对能源的一种极大浪费。另外,一旦呼延水厂出厂调流调压阀发生故障,没有可靠的挽救措施,将对下游管网造成巨大冲击,新建调流调压阀既可以防止此类事故发生(据了解,此类事故发生过一次,引起太原市城区管网同时发生多处爆管事件),又可减少对能源的浪费。伴随着太原市的道路新建及改造工程,太原市自来水公司将配套建设胜利东街加压站、阳兴河街加压站、太行路加压站。目前各加压站选址已基本确定,急需提高管网压力以保证加压站进水,从而扩展供水区域。新建调流调压阀可以提高上游压力,扩大选址范围。基于以上诸多原因,太原市城市供水管网调流调压工程中使用了3台调流调压阀(1台DN800mm、2台DN1200mm)。DN800mm调流调压阀:调节流量范围0m3/h~3760m3/h,阀前压力0.6MPa~0.8MPa,阀后压力0.3MPa~0.4MPa;DN1200mm调流调压阀:调节流量范围0m3/h~8200m3/h,阀前压力0.6MPa~0.8MPa,阀后压力0.3MPa~0.4MPa。调流调压阀均采用电动远程控制,具备良好的压力线性参数。

4、调流调压阀的应用前景

  调流调压阀是实现流量及压力控制的首选阀门,现作为一种成熟产品在全国各地大中城市广泛使用。其市场使用经验已有10多年的历史,受到普遍好评。未来随着城市供水区域扩大,工程要求提高以及自动化程度增强,调流调压阀必将得到更广阔的发展空间。

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