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多功能水泵控制閥在水泵系統(tǒng)中的應用

文檔作者：李琴陳慧玲文檔來源：湖南化工職業(yè)技術學院		點擊數(shù)：	更新時間： 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g D計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)技術學院，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構和
工作原理，介紹了此類閥門在水泵系統(tǒng)中的應用情況及效果。
關鍵詞：多功能水泵控制閥；水錘；水泵系統(tǒng)；應用
中圖分類號：TH311 文獻標識碼：A 文章編號：1003—6490(2007)02—0051—03
某公司大大小小的給水泵房有11座，共設置離
心泵機組36臺。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，由于停泵時逆止閥的瞬時關閉，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
置有水錘消除裝置，但這種配置結構存在著下述弊端：
1)水泵開啟時，必須要求一個輕載過程，目的是
為了防止管網(wǎng)中的背壓在水泵前面的逆止閥開閥速
度過快的情況之下作用回來，作用在水泵的葉輪上，
使水泵在開啟時負載過重，電流過大，導致電機燒毀，
泵軸彎曲，所以如果要實現(xiàn)這個過程，在傳統(tǒng)操作過
程之中，就必須先開水泵，待水泵達到一定的轉速，出
水口達到可以克服背壓的情況之下打開，通稱：先開
泵，后開閥。對這個過程進行控制，只能通過設立電
動閥門和水泵延時聯(lián)接來實現(xiàn)，在沒有電動閥的情況
之下，通過人工來完成，但電動閥常常由于延時失效
或不準確。而人工根本無法準確控制緩開時間，常常
使這個輕載過程失效，造成電機及水泵故障頻頻出
現(xiàn)，且這種方式費工、費力、不可靠，無法實現(xiàn)真正意
義上的輕載。
2)在水泵停泵時，為了防止水錘對水泵及出口逆
止閥的沖擊，往往先關閉控制閥門，再去停泵，在這種
情況之下，如果突然停電，電動控制閥無法及時關閉，
手動閥門也根本無法在很短的時間之內(nèi)依靠人工關
閉，加上逆止閥關閉不嚴，就會使水泵反轉不停，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)關閉不嚴和閥板破碎的現(xiàn)象。而單一依靠一
個水錘消除器來消除水錘，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)過認
真調(diào)查，細致分析比較，反復研究與論證后，決定改用
多功能控制閥，先在該廠一泵房安裝了幾臺。經(jīng)試
用，它不僅能有效消除水錘，同時還兼有出口閥、逆止
閥的功能，在水力作用下實現(xiàn)自動啟閉，很受操作人
員歡迎。
1 多功能閥的基本結構
如圖1所示是多功能閥的構造示意圖。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
作者簡介：~ (1969一)，女，1991年畢業(yè)于華東理工大學化機系，副教授，主要從事化工教學工作。
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52 化工設計通訊 第33卷
括調(diào)節(jié)閥、控制閥、微阻止回閥、過濾器及與其連接的
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
的上下移動帶動緩閉閥板上下升降。閥桿穿過主閥
板中心孔．，主閥板可以在一定范圍內(nèi)沿閥桿滑動，平
時主閥板可以在自重和上部壓緊彈簧作用下壓緊在
閥座上，使閥門處于關閉狀態(tài)。多功能閥的外裝附件
隨時把閥門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動，調(diào)整多功能閥
的開啟與關閉時間。
l周體；2調(diào)節(jié)周；3過濾器；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構示意圖
2 多功能閥的控制原理
在水泵啟動前，多功能閥主閥板在本身自重與彈
簧力作用下落在閥座上。由于閥門出水側管網(wǎng)有一
定的壓力，水通過連通管進入膜片上腔，使膜片向下
變形伸展，帶動閥桿和緩閉閥板向下移動，壓緊在主
閥板上，控制閥處于穩(wěn)定關閉狀態(tài)。
水泵啟動正常后，多功能閥進口壓力逐漸升高，
同時壓力水通過閥門進口端的連接管緩慢進人膜片
控制器下腔。由于開泵壓力大于管網(wǎng)壓力，膜片向上
變形伸展，閥桿組件帶動緩閉閥板與主閥板一起上
移，實現(xiàn)主閥板的緩慢開啟(開啟速度可通過控制閥
進行調(diào)節(jié))，膜片上腔的水通過另一連通管流人閥門
出水管網(wǎng)。 ‘
水泵停機時，閥門進口的壓力降低，當接近零流
量時，與閥桿滑動配合的主閥板在自重與彈簧力作用
下迅速關閉。但由于主閥板上開有一定數(shù)量的泄流
孔，壓水側管網(wǎng)的水可以少量回流，這樣就延長了閥
門關閉時間，減少了水錘波的波幅，從而大大降低了
水錘沖擊力。主閥板迅速關閉后，管網(wǎng)壓力水通過連
通管路進人膜片上腔，膜片下腔的水通過另一連通管
流人閥門進水側，膜片向下變形伸展，推動閥桿和緩
閉閥板慢慢下降，關閉主閥板泄流孔，多功能閥完全
關閉。
連接管的附件設計中，微止回閥的作用是保證閥
門開啟的時間大于電機啟動時間，使電機輕載啟動；
閥門開啟時間可根據(jù)現(xiàn)場工況壓力設定?？刂崎y可
調(diào)節(jié)進出膜片控制器上下腔的水流速度，從而調(diào)節(jié)緩
閉時間；在水泵正常運行時也可手動操作該閥來啟閉
閥門。過濾器是保證膜片控制器上下腔中水的清潔
度。由于閥門在開啟過程中水流是往復進出的，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：．
第一，在水力自動控制的情況下，實現(xiàn)了離心泵
的“閉閥啟動”。
圖2所示為離心泵的曲線特性，從此圖可以看
出，水泵的軸功率隨著流量的增大而增大。當離心泵
的出水流量為零時，水泵軸功率最小，一般為設計功
率的30％左右，為便于離心泵啟動和防止動力機超
載，需采用“閉閥啟動”的方式。多功能閥進水側連通
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，延長閥門自動開啟時間，保證電機達到
額定轉速后才開閥門，因此能自動實現(xiàn)水泵的“閉閥
啟動”。同時，多功能閥的啟閉是靠水力自動控制實
現(xiàn)的，調(diào)試穩(wěn)定后，不需要人去操作，大大降低了值班
人員的勞動強度。
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，正常運行時在水泵和管路
系統(tǒng)中不會產(chǎn)生水錘危害，按操作規(guī)程正常停泵也不
會產(chǎn)生水錘，但如果由于意外停泵，比如：由于電力系
統(tǒng)或電氣設備突發(fā)故障；水泵機組過分發(fā)熱及震動使
水泵或電機的安全保護裝置動作；人為的誤操作致使
電力供應突然中斷；雨天雷電引起突然斷電等等，
這些情況一旦發(fā)生，普通逆止閥將會很快關閉，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
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，當水泵
機組慣性小，供水地形落差大時，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備，造成嚴
重事故。裝有多功能閥以后，意外停泵時閥門不是瞬
時關閉，而是分兩部緩慢進行。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主閥
板關閉，保留四分之一左右的水從主閥板泄流孔倒
流，從而延長了閥門關閉時間，大大降低了水錘波幅，
水錘峰值小于1．5倍的工作壓力，對管路設備不構成
危害，有效的避免了水錘事故的發(fā)生。主閥板關閉
后，管網(wǎng)壓力水使膜片變形伸展，推動閥門關閉，其關
閉時間可在3～60s調(diào)節(jié)，自動關閉閥門過程中，水
泵、電機有幾秒鐘的反轉，但逆轉數(shù)不大，僅為額定數(shù)
的三分之一左右，不會對設備構成危害。
4 結 語
通過近兩年的試用和對其部分性能的測定，我們
感到多功能水泵控制閥在水力自動控制、消除水錘隱
患等方面確有獨到之處，同時它結構簡單、操作維護
方便，使用壽命長，裝在離心泵壓水管上，應用于水泵
系統(tǒng)中不失為一種好閥門。
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(上接第50頁)
信息處理功能、自我指令并能對信號作出最佳響應功
能的材料與結構。目前在航空航天領域內(nèi)，這種材料
正得到越來越廣泛的應用，如現(xiàn)在正處于實驗室研究
階段的飛行器自適應蒙皮技術，就要求蒙皮材料對氣
流的流態(tài)做出響應，以自身形變調(diào)整與氣流接觸面的
形狀，達到最適應當前氣流流態(tài)的效果。此類的材料
潛在價值不可估量，其已經(jīng)成為材料科學研究中一個
主要方向。
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