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多功能水泵控制閥在水泵系統(tǒng)中的應(yīng)用

文檔作者：李琴陳慧玲文檔來(lái)源：湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月18日
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第33卷第2期
2007年6月
Chemical Eng化inee工rin設(shè)g D計(jì)esig通n C訊om munications Vo1．33 No．2
Jun．2007
0 引 言
李琴陳慧玲
(湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南株洲412004)
摘要：分析了傳統(tǒng)水泵系統(tǒng)配置存在的弊端，闡述了多功能控制閥的結(jié)構(gòu)和
工作原理，介紹了此類(lèi)閥門(mén)在水泵系統(tǒng)中的應(yīng)用情況及效果。
關(guān)鍵詞：多功能水泵控制閥；水錘；水泵系統(tǒng)；應(yīng)用
中圖分類(lèi)號(hào)：TH311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003—6490(2007)02—0051—03
某公司大大小小的給水泵房有11座，共設(shè)置離
心泵機(jī)組36臺(tái)。離心泵在壓水管上都裝有出口閥，
為了防止停泵后介質(zhì)倒流，在出口閥與水泵之間常安
裝逆止閥，由于停泵時(shí)逆止閥的瞬時(shí)關(guān)閉，常產(chǎn)生危
及水泵系統(tǒng)安全的水錘事故，所以在水泵水管上還設(shè)
置有水錘消除裝置，但這種配置結(jié)構(gòu)存在著下述弊端：
1)水泵開(kāi)啟時(shí)，必須要求一個(gè)輕載過(guò)程，目的是
為了防止管網(wǎng)中的背壓在水泵前面的逆止閥開(kāi)閥速
度過(guò)快的情況之下作用回來(lái)，作用在水泵的葉輪上，
使水泵在開(kāi)啟時(shí)負(fù)載過(guò)重，電流過(guò)大，導(dǎo)致電機(jī)燒毀，
泵軸彎曲，所以如果要實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程，在傳統(tǒng)操作過(guò)
程之中，就必須先開(kāi)水泵，待水泵達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速，出
水口達(dá)到可以克服背壓的情況之下打開(kāi)，通稱(chēng)：先開(kāi)
泵，后開(kāi)閥。對(duì)這個(gè)過(guò)程進(jìn)行控制，只能通過(guò)設(shè)立電
動(dòng)閥門(mén)和水泵延時(shí)聯(lián)接來(lái)實(shí)現(xiàn)，在沒(méi)有電動(dòng)閥的情況
之下，通過(guò)人工來(lái)完成，但電動(dòng)閥常常由于延時(shí)失效
或不準(zhǔn)確。而人工根本無(wú)法準(zhǔn)確控制緩開(kāi)時(shí)間，常常
使這個(gè)輕載過(guò)程失效，造成電機(jī)及水泵故障頻頻出
現(xiàn)，且這種方式費(fèi)工、費(fèi)力、不可靠，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意
義上的輕載。
2)在水泵停泵時(shí)，為了防止水錘對(duì)水泵及出口逆
止閥的沖擊，往往先關(guān)閉控制閥門(mén)，再去停泵，在這種
情況之下，如果突然停電，電動(dòng)控制閥無(wú)法及時(shí)關(guān)閉，
手動(dòng)閥門(mén)也根本無(wú)法在很短的時(shí)間之內(nèi)依靠人工關(guān)
閉，加上逆止閥關(guān)閉不嚴(yán)，就會(huì)使水泵反轉(zhuǎn)不停，或發(fā)
生水錘事故。
3)水泵出口的逆止閥，在水錘壓力的沖擊之下，
常出現(xiàn)關(guān)閉不嚴(yán)和閥板破碎的現(xiàn)象。而單一依靠一
個(gè)水錘消除器來(lái)消除水錘，是根本不可能的，所以急
切需要一種可以徹底消除水錘的裝置。我們經(jīng)過(guò)認(rèn)
真調(diào)查，細(xì)致分析比較，反復(fù)研究與論證后，決定改用
多功能控制閥，先在該廠一泵房安裝了幾臺(tái)。經(jīng)試
用，它不僅能有效消除水錘，同時(shí)還兼有出口閥、逆止
閥的功能，在水力作用下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟閉，很受操作人
員歡迎。
1 多功能閥的基本結(jié)構(gòu)
如圖1所示是多功能閥的構(gòu)造示意圖。它由主
閥和外裝附件組成。主閥包括閥體、壓板及膜片、主
閥板、緩閉閥板、閥座、閥桿組件等部件。外裝附件包
收稿日期：2007—03—27
作者簡(jiǎn)介：~ (1969一)，女，1991年畢業(yè)于華東理工大學(xué)化機(jī)系，副教授，主要從事化工教學(xué)工作。
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52 化工設(shè)計(jì)通訊 第33卷
括調(diào)節(jié)閥、控制閥、微阻止回閥、過(guò)濾器及與其連接的
管道。多功能閥的緩閉閥板用閥桿組件與壓板及膜
片連接在一起，膜片壓緊在閥蓋與膜片座之間，膜片
的上下移動(dòng)帶動(dòng)緩閉閥板上下升降。閥桿穿過(guò)主閥
板中心孔．，主閥板可以在一定范圍內(nèi)沿閥桿滑動(dòng)，平
時(shí)主閥板可以在自重和上部壓緊彈簧作用下壓緊在
閥座上，使閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)。多功能閥的外裝附件
隨時(shí)把閥門(mén)前后的壓力變化傳遞到膜片分成的上下
兩腔，控制主閥板和緩閉閥板的運(yùn)動(dòng)，調(diào)整多功能閥
的開(kāi)啟與關(guān)閉時(shí)間。
l周體；2調(diào)節(jié)周；3過(guò)濾器；4止回周；5周桿
6壓板及麒片；7周董；8緩閉周板{9主周板；
l0周座；11麒片座；13控制周
圖1 多功能水泵控制閥結(jié)構(gòu)示意圖
2 多功能閥的控制原理
在水泵啟動(dòng)前，多功能閥主閥板在本身自重與彈
簧力作用下落在閥座上。由于閥門(mén)出水側(cè)管網(wǎng)有一
定的壓力，水通過(guò)連通管進(jìn)入膜片上腔，使膜片向下
變形伸展，帶動(dòng)閥桿和緩閉閥板向下移動(dòng)，壓緊在主
閥板上，控制閥處于穩(wěn)定關(guān)閉狀態(tài)。
水泵啟動(dòng)正常后，多功能閥進(jìn)口壓力逐漸升高，
同時(shí)壓力水通過(guò)閥門(mén)進(jìn)口端的連接管緩慢進(jìn)人膜片
控制器下腔。由于開(kāi)泵壓力大于管網(wǎng)壓力，膜片向上
變形伸展，閥桿組件帶動(dòng)緩閉閥板與主閥板一起上
移，實(shí)現(xiàn)主閥板的緩慢開(kāi)啟(開(kāi)啟速度可通過(guò)控制閥
進(jìn)行調(diào)節(jié))，膜片上腔的水通過(guò)另一連通管流人閥門(mén)
出水管網(wǎng)。 ‘
水泵停機(jī)時(shí)，閥門(mén)進(jìn)口的壓力降低，當(dāng)接近零流
量時(shí)，與閥桿滑動(dòng)配合的主閥板在自重與彈簧力作用
下迅速關(guān)閉。但由于主閥板上開(kāi)有一定數(shù)量的泄流
孔，壓水側(cè)管網(wǎng)的水可以少量回流，這樣就延長(zhǎng)了閥
門(mén)關(guān)閉時(shí)間，減少了水錘波的波幅，從而大大降低了
水錘沖擊力。主閥板迅速關(guān)閉后，管網(wǎng)壓力水通過(guò)連
通管路進(jìn)人膜片上腔，膜片下腔的水通過(guò)另一連通管
流人閥門(mén)進(jìn)水側(cè)，膜片向下變形伸展，推動(dòng)閥桿和緩
閉閥板慢慢下降，關(guān)閉主閥板泄流孔，多功能閥完全
關(guān)閉。
連接管的附件設(shè)計(jì)中，微止回閥的作用是保證閥
門(mén)開(kāi)啟的時(shí)間大于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，使電機(jī)輕載啟動(dòng)；
閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)間可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況壓力設(shè)定。控制閥可
調(diào)節(jié)進(jìn)出膜片控制器上下腔的水流速度，從而調(diào)節(jié)緩
閉時(shí)間；在水泵正常運(yùn)行時(shí)也可手動(dòng)操作該閥來(lái)啟閉
閥門(mén)。過(guò)濾器是保證膜片控制器上下腔中水的清潔
度。由于閥門(mén)在開(kāi)啟過(guò)程中水流是往復(fù)進(jìn)出的，本身
具有反沖洗的作用，因此也可用于介質(zhì)較差的情況。
3 多功能閥試用情況
從調(diào)試、使用情況看，多功能水泵控制閥使用效
果較好，主要有下面兩大方面的特點(diǎn)：．
第一，在水力自動(dòng)控制的情況下，實(shí)現(xiàn)了離心泵
的“閉閥啟動(dòng)”。
圖2所示為離心泵的曲線(xiàn)特性，從此圖可以看
出，水泵的軸功率隨著流量的增大而增大。當(dāng)離心泵
的出水流量為零時(shí)，水泵軸功率最小，一般為設(shè)計(jì)功
率的30％左右，為便于離心泵啟動(dòng)和防止動(dòng)力機(jī)超
載，需采用“閉閥啟動(dòng)”的方式。多功能閥進(jìn)水側(cè)連通
管上裝有調(diào)節(jié)閥和微阻止回閥，其作用是控制膜片下
腔水的流量，延長(zhǎng)閥門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟時(shí)間，保證電機(jī)達(dá)到
額定轉(zhuǎn)速后才開(kāi)閥門(mén)，因此能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水泵的“閉閥
啟動(dòng)”。同時(shí)，多功能閥的啟閉是靠水力自動(dòng)控制實(shí)
現(xiàn)的，調(diào)試穩(wěn)定后，不需要人去操作，大大降低了值班
人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
第二，能有效地防止水錘事故的發(fā)生。
離心泵本身供水均勻，正常運(yùn)行時(shí)在水泵和管路
系統(tǒng)中不會(huì)產(chǎn)生水錘危害，按操作規(guī)程正常停泵也不
會(huì)產(chǎn)生水錘，但如果由于意外停泵，比如：由于電力系
統(tǒng)或電氣設(shè)備突發(fā)故障；水泵機(jī)組過(guò)分發(fā)熱及震動(dòng)使
水泵或電機(jī)的安全保護(hù)裝置動(dòng)作；人為的誤操作致使
電力供應(yīng)突然中斷；雨天雷電引起突然斷電等等，
這些情況一旦發(fā)生，普通逆止閥將會(huì)很快關(guān)閉，水回’
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第2期 李琴，陳慧玲：多功能水泵控制閥在水泵系統(tǒng)中的應(yīng)用 53
H一離心泵壓頭；N一軸功率
H一效率； Q一流量
圖2 離心泵特性曲線(xiàn)
流沖擊閥板，在此處引起很大的壓力上升而發(fā)生水
錘。該水錘以水錘波的形式向管路下游傳播，當(dāng)水泵
機(jī)組慣性小，供水地形落差大時(shí)，壓力升高也大，一般
升高值為正常工作壓力的2．0～2．5倍。這種帶有沖
擊性的突然高壓很可能擊毀管道及其它設(shè)備，造成嚴(yán)
重事故。裝有多功能閥以后，意外停泵時(shí)閥門(mén)不是瞬
時(shí)關(guān)閉，而是分兩部緩慢進(jìn)行。水泵一停，管網(wǎng)壓力
水的壓力、主閥板的重力、彈簧的彈力迅速推動(dòng)主閥
板關(guān)閉，保留四分之一左右的水從主閥板泄流孔倒
流，從而延長(zhǎng)了閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間，大大降低了水錘波幅，
水錘峰值小于1．5倍的工作壓力，對(duì)管路設(shè)備不構(gòu)成
危害，有效的避免了水錘事故的發(fā)生。主閥板關(guān)閉
后，管網(wǎng)壓力水使膜片變形伸展，推動(dòng)閥門(mén)關(guān)閉，其關(guān)
閉時(shí)間可在3～60s調(diào)節(jié)，自動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)過(guò)程中，水
泵、電機(jī)有幾秒鐘的反轉(zhuǎn)，但逆轉(zhuǎn)數(shù)不大，僅為額定數(shù)
的三分之一左右，不會(huì)對(duì)設(shè)備構(gòu)成危害。
4 結(jié) 語(yǔ)
通過(guò)近兩年的試用和對(duì)其部分性能的測(cè)定，我們
感到多功能水泵控制閥在水力自動(dòng)控制、消除水錘隱
患等方面確有獨(dú)到之處，同時(shí)它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作維護(hù)
方便，使用壽命長(zhǎng)，裝在離心泵壓水管上，應(yīng)用于水泵
系統(tǒng)中不失為一種好閥門(mén)。
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(上接第50頁(yè))
信息處理功能、自我指令并能對(duì)信號(hào)作出最佳響應(yīng)功
能的材料與結(jié)構(gòu)。目前在航空航天領(lǐng)域內(nèi)，這種材料
正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如現(xiàn)在正處于實(shí)驗(yàn)室研究
階段的飛行器自適應(yīng)蒙皮技術(shù)，就要求蒙皮材料對(duì)氣
流的流態(tài)做出響應(yīng)，以自身形變調(diào)整與氣流接觸面的
形狀，達(dá)到最適應(yīng)當(dāng)前氣流流態(tài)的效果。此類(lèi)的材料
潛在價(jià)值不可估量，其已經(jīng)成為材料科學(xué)研究中一個(gè)
主要方向。
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