背压多功能水力控制阀研制及应用

背压多功能水力控制阀研制及应用,朱铁强,李志鹏,吴兴,冯宪 湖南泵阀制造有限公司 长沙理工大学,1. 多功能水力控制阀可同时替代现行水泵压水管上的电动蝶(闸)阀、 单向阀和水锤消除器等多个设备，阀门利用前后的水压差能自动实 现开泵时的缓开，停泵时的速闭缓闭。,2. 能有效地防止水锤事故的产生，且全过程无需消耗任何人力和动 力，自动化程度高，结构简单，运转平稳 。,1 引言,3. 该阀的运行是靠启泵后泵送的压力介质推动阀门实现开启，停泵 后靠系统回流介质及阀板自身重力实现关闭。,1 引言,4. 而在少数工况下，停泵后阀门进口始终有压力，阀门出口回流压 力低甚至没有回流压力，即所称“背压工况”.,1 引言,1 引言,以河南舞阳钢厂宽厚板循环水泵系统为例，对这类工况进行分析 和提出解决方案.,1 引言,系统简介,该系统为宽厚板淬火车间循环水处理系统，淬火冷水池的水通过一组水泵，将介质送至50m的水塔上(最高水位为57m)。 上塔后一部分直接从水塔下来供给低压用水系统，一部分通过二次加压，供给高压淬火系统。其加压泵站采用两用一备形式，配有三台套DN600口径多功能水力控制阀。 在该工况中，水泵为单级双吸离心泵组，其出口配用多功能水力控制阀符合泵控要求，正常运行及泵组倒泵时，多功能水力控制阀均能应用良好，可实现阀门设计的各项功能。 然而在系统调试阶段及三台泵组同时停用的工况下，由于阀门进口始终受水塔水压作用，相当于有一台扬程为50m-57m的水泵在不间断泵送压力水，使阀门无法关闭。,高压淬火水塔 现场图,1 引言,1、阀体 2、球阀 3、过滤器 4、微型止回阀 5、阀座 6、大阀板 7、小阀板 8、阀杆 9、缸座 10、排气口 11、调节阀 12、换向导阀 13、压力表 14、活塞缸 15、排气阀 16、缸盖 17、球阀,2 背压型水力控制阀的结构和原理,2.1结构与安装,1、调节螺栓 2、膜片3、弹簧 4、水泵出口接头 5、阀芯 6、排放调节阀 7、压力表 8、活塞缸上腔接口 换向导阀结构示意图,2 背压型水力控制阀的结构和原理,2.1结构与安装,2 背压型水力控制阀的结构和原理,背压型多功能水力控制阀安装示意图,2.2 工作原理,2 背压型水力控制阀的结构和原理,当系统处于静止状态时，换向导阀的原理类似于安全阀，首先通过其顶部的调节螺栓设定换向导阀弹簧预紧力，使弹簧力克服膜片下腔来自水塔的静压，将阀芯5推到下密封位置排放调节阀6无滴漏现象，并联通水泵出口与阀门活塞上腔，通过水塔静压作用下阀门阀板与活塞的面积差，实现阀门保持关闭与密封；,启泵后，当电机转速趋于平稳，水泵出口压力上升，压力介质将克服弹簧力，使阀芯5移动到上位，截断泵出口与活塞上腔的连接，并将活塞上腔通过排放调节阀与外界导通，通过调节排放阀的开度，可控制阀门开启速度，实现阀门平稳开启，泵站正常运行；,2.2 工作原理,2 背压型水力控制阀的结构和原理,在倒泵工况下停泵时，大阀板在自重及回流压力下快速关闭截断大部分水流，换向导阀下腔失压，阀芯5在弹簧作用下回到下位，依靠水塔静压实现阀门关闭。在检修状态下停同时泵时，则主要依靠水塔静压使活塞杆带动小阀板推动大阀板关闭。,2.2 工作原理,2 背压型水力控制阀的结构和原理,1.公称压力：1.6MPa 2.换向导阀设定范围：0.570.64MPa 3.最低启闭压差：0.05 MPa 4.缓开时间：5-60S（可调） 5.缓闭时间：3S120S（可调）,3. 背压型多功能水力控制阀的应用,3.1工况与参数,通过安装我公司为另一形式水泵控制阀液力自动阀而设计的专利产品“调节换向阀”，使阀门实现与阀门进口压力的自动联锁，实现缓开，并且由于开阀时活塞上腔是与大气相通，阀板在进口压力作用下，可以使阀门达到全开，使阀门流阻降至最低。 由于换向导阀是该阀的核心部件，在一定压差内，实现换向导阀阀芯的上下换位，并实现密封，所以要求弹簧刚度与膜片面积及上下密封比压，形成良好对应关系。 一般来说启闭压差越大，阀门动作越稳定可靠。为防止故障情况下阀门不能自动开启，在活塞上腔安装了手动球阀17，通过关闭球阀2开启球阀17，可实现阀门手动应急启动。,3. 背压型多功能水力控制阀的应用,3.2阀门性能与应用效果,河南舞阳钢厂宽厚板淬火车间循环水处理系统淬火塔增压站泵组共安装了3台DN600口径阀门，自2008年10月份安装运行以来，阀门运行状况良好，基本达到了用户要求，实现了泵开阀开，泵停阀闭的自动控制功能。 该阀结构简单，无需外部控制设施，运行过程无需人工干预。 对于远程二次增压的工况，无人值守的泵站，还可以通过在该阀基础上加装我公司专利结构 “水力控制阀启闭控制、流量调节及信号机构”实现对阀门运行状态的远程监控，具有较高的实用性。,3. 背压型多功能水力控制阀的应用,3.2阀门性能与应用效果,阀门安装现场,泵房现场,3. 背压型多功能水力控制阀的应用,应用现场,3. 多功能水力控制阀的应用,背压型多功能水力控制阀利用换向导阀感应泵出口和控制阀活塞缸上腔压力，实现无背压工况下的开/关阀动作，避免了停泵水锤的发生。 但是在安装中要注意预紧力的确定，如果不能确定上游具体水位，可按照最大水位调整预紧力，确保在背压工况下控制阀能正常关闭。 通过一年多的运行