電動(dòng)活塞式多功能控制閥設(shè)計(jì)

之前介紹組合式減壓閥在國(guó)華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹電動(dòng)活塞式多功能控制閥設(shè)計(jì)調(diào)流調(diào)壓閥是一種活塞式的多功能控制閥，多用于大型給水工程中。詳細(xì)介紹了調(diào)流調(diào)壓閥的應(yīng)用原理、應(yīng)用指標(biāo)、應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了討論。調(diào)流調(diào)壓閥又稱(chēng)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(wú)氣蝕、無(wú)紊流、無(wú)振動(dòng)、耐泥沙等作用，故在當(dāng)今大型給水工程中廣泛應(yīng)用，例如長(zhǎng)江三峽左岸電站工程、黃河小浪底水電站水利樞紐工程、內(nèi)蒙古華電包頭第二熱電廠給水工程、太原市城市供水管網(wǎng)調(diào)流調(diào)壓工程等。下面將對(duì)其應(yīng)用原理、應(yīng)用指標(biāo)、應(yīng)用現(xiàn)狀、應(yīng)用前景進(jìn)行討論。從流體本身的靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及流體和固體界壁間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用和流動(dòng)規(guī)律來(lái)看，活塞式調(diào)流調(diào)壓閥是一個(gè)局部阻力可以變化的節(jié)流元件，即通過(guò)改變節(jié)流面積，使流速及流體的動(dòng)能改變，造成不同的壓力損失，從而達(dá)到調(diào)流調(diào)壓的目的。

  活塞式調(diào)流調(diào)壓閥的基本作用是靠閥內(nèi)流道對(duì)水流的局部阻力降低水壓,依靠控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使閥后壓力的波動(dòng)與彈簧力相平衡，并依靠介質(zhì)本身的能量，使出口壓力自動(dòng)保持穩(wěn)定的閥門(mén)。
電動(dòng)活塞式多功能控制閥設(shè)計(jì)工作原理：
  它是一種自動(dòng)降低管路工作壓力的專(zhuān)門(mén)裝置，作用是在給定需要調(diào)節(jié)大小多少的一個(gè)界定范圍，從而將較高壓力的介質(zhì)減到給定壓力，并且將閥前管路較高的液體壓力調(diào)節(jié)至閥后管路所需的水平，需要運(yùn)用到的傳輸介質(zhì)主要是水。當(dāng)管道設(shè)備在用水的狀態(tài)下，水通過(guò)閥芯產(chǎn)生壓力，壓力大小由閥芯開(kāi)口大小決定，而閥芯開(kāi)口大小由活塞決定，從而達(dá)到控制壓力損失即可獲得所需的閥后壓力；當(dāng)設(shè)備管道不用水時(shí)，閥后壓力增大，閥前閥后壓力大于整體運(yùn)動(dòng)力時(shí)，便把閥芯向上頂死，此時(shí)閥出口壓強(qiáng)是大于設(shè)定值，做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞元件不會(huì)突然靜止，并且由于慣性作用，會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)一點(diǎn)，相當(dāng)于出口處閥腔變大，體積變大，內(nèi)部液體的壓力下降，直到剛好達(dá)到閥門(mén)出口的設(shè)定壓力值，這時(shí)閥前流體和閥后流體便會(huì)*隔開(kāi)。
  活塞式調(diào)流調(diào)壓閥廣泛用于高層建筑、城市給水管網(wǎng)水壓過(guò)高的區(qū)域、礦井及其他場(chǎng)合，以保證給水系統(tǒng)中各用水點(diǎn)獲得適當(dāng)?shù)姆?wù)水壓和流量。由于具有改善管道設(shè)備系統(tǒng)的節(jié)水能力，其節(jié)水能力和效果是眾多企業(yè)的產(chǎn)品。
1、調(diào)流調(diào)壓閥的應(yīng)用原理
調(diào)流調(diào)壓閥主要由閥體、活塞、活塞導(dǎo)軌、內(nèi)置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、密封、內(nèi)部零件等組成。主要采用曲柄滑塊帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，在閥體內(nèi)部形成軸向?qū)ΨQ(chēng)的環(huán)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(guò)圓周方向上的多孔，向管路中心方向形成射流對(duì)撞，從而達(dá)到消能減壓、調(diào)節(jié)流量的目的。其具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

電動(dòng)活塞式多功能控制閥設(shè)計(jì)調(diào)流調(diào)壓閥剖面圖圖1 調(diào)流調(diào)壓閥剖面圖

上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥調(diào)流調(diào)壓閥在小流量工況時(shí)閥門(mén)對(duì)流體具有良好的消能效果，有效防止氣蝕;當(dāng)大流量工況時(shí)，閥門(mén)可消減流體部分能量，并對(duì)流體的部分能量有所保留，保證閥門(mén)具有足夠的過(guò)流能力。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：實(shí)現(xiàn)流量的控制，可以保持恒定流量;實(shí)現(xiàn)大壓差范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)，保持閥后壓力穩(wěn)定;可以選擇手動(dòng)和電動(dòng)兩種控制方式，電動(dòng)調(diào)流調(diào)壓閥還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，操作人員無(wú)需到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，即可根據(jù)需要進(jìn)行高精度調(diào)節(jié)。

2、電動(dòng)活塞式多功能控制閥設(shè)計(jì)調(diào)流調(diào)壓閥的應(yīng)用指標(biāo)
2.1、水力工況

規(guī)格：公稱(chēng)直徑DN100mm～DN1600mm；適用介質(zhì)：水；適用溫度：0℃～70℃；公稱(chēng)壓力：PN=1.0MPa～4.0MPa。

工況基本條件：在輸配水管道上安裝閥門(mén)，使水通過(guò)調(diào)流調(diào)壓閥后，流量、壓力在一定范圍內(nèi)變化，以滿足工況要求。

2.2、結(jié)構(gòu)與性能規(guī)范

(1)閥體一體化整體鑄造，確保堅(jiān)固耐用。閥門(mén)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(mén)安裝在輸水管道上，起調(diào)節(jié)壓力、流量、消除氣蝕及通斷水流作用。其進(jìn)出口結(jié)構(gòu)做到平滑順暢，避免因流道結(jié)構(gòu)變化造成的水流紊亂而產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲和氣蝕，其開(kāi)啟度與流量成線性關(guān)系。

(3)閥門(mén)與管道的連接形式為法蘭連接，法蘭連接尺寸符合現(xiàn)行國(guó)標(biāo)。

(4)活塞閥采用金屬與橡膠雙重密封，實(shí)現(xiàn)氣泡級(jí)密封、零泄漏。

(5)閥門(mén)有效啟閉次數(shù)可達(dá)5萬(wàn)次以上。

(6)閥門(mén)自身水頭損失不大于2m水柱。

2.3、電動(dòng)活塞式多功能控制閥設(shè)計(jì)設(shè)備材質(zhì)及防腐規(guī)范

2.3.1、設(shè)備材質(zhì)

(1)設(shè)備制造和安裝設(shè)備所使用的材料，從強(qiáng)度、韌性和耐久性方面都滿足要求，材料沒(méi)有任何損傷和缺陷。

(2)設(shè)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(zhì)，也不含有影響人身健康的對(duì)所輸水的水質(zhì)不利的物質(zhì)。廠家對(duì)所使用材料出具部門(mén)的衛(wèi)生合格證。

(3)設(shè)備所使用的材料不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械負(fù)荷或電氣負(fù)荷的過(guò)載。

(4)以下為閥門(mén)各部件材質(zhì)。閥體：球墨鑄鐵QT500-7;活塞：不銹鋼1Cr18Ni9Ti;活塞導(dǎo)軌：錫黃銅HSn62-1;內(nèi)置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：不銹鋼2Cr13;密封圈：丁橡膠，閥體密封圈采用1Cr18Ni9Ti組合材料;閥門(mén)其他零部件：不銹鋼;齒輪箱：選用渦輪蝸桿齒輪箱(配限位開(kāi)關(guān)、位置指示器)。

2.3.2、防腐

閥體內(nèi)外采用靜電粉末噴涂藍(lán)色環(huán)氧樹(shù)脂，符合GB或同等標(biāo)準(zhǔn)。

2.4、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

(1)供電電源：380V±38V，50Hz。

(2)根據(jù)IEC529，耐候防護(hù)等級(jí)符合IP68，防塵防水，可全天候工作。

(3)適用于環(huán)境溫度：-25℃～70℃;99%的相對(duì)濕度。

(4)開(kāi)/關(guān)極限位置均配限位開(kāi)關(guān)，開(kāi)和關(guān)的方向均配扭矩開(kāi)關(guān)以防過(guò)載。開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)為純銀制作，具有高額定容量(220V/AC/)和長(zhǎng)壽命。

(5)帶有現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械式閥位指示器，配離合式緊急手輪，供現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行手動(dòng)操作。

(6)配備現(xiàn)場(chǎng)控制箱(與電動(dòng)執(zhí)行器為機(jī)電一體化)，功能要求如下：有閥位開(kāi)度位置反饋傳感器RWG(兩線制)，輸出4mA～20mA模擬量信號(hào);有閥門(mén)定位器，能接受4mA～20mA的控制信號(hào)，使閥門(mén)定位，靈敏度為0.25%～2.5%;可進(jìn)行遠(yuǎn)程/手動(dòng)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(xiàn)誤操作;現(xiàn)場(chǎng)有開(kāi)、停、關(guān)3個(gè)控制按鈕及相應(yīng)的指示燈;用于遙控的信號(hào)繼電器有遠(yuǎn)程/手動(dòng)選擇、開(kāi)/關(guān)選擇。

(7)閥門(mén)的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，由閥門(mén)的現(xiàn)場(chǎng)控制柜內(nèi)完成?，F(xiàn)場(chǎng)控制柜需滿足現(xiàn)場(chǎng)室外安裝的需要，防護(hù)等級(jí)不小于IP65。閥門(mén)現(xiàn)場(chǎng)控制柜可與總控室通過(guò)GPRS進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信，將現(xiàn)場(chǎng)的工作狀態(tài)定時(shí)傳送給總控室，并接收控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。在現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)突況(如突然斷電、雷擊、不明故障等)時(shí)，活塞閥應(yīng)可自動(dòng)鎖定保持原有狀態(tài)，或增加自鎖裝置，增加設(shè)定值，突發(fā)意外情況時(shí)，自動(dòng)按設(shè)定值操作。

3 、調(diào)流調(diào)壓閥的應(yīng)用現(xiàn)狀
調(diào)流調(diào)壓閥在大型給水工程中安裝在輸水管道上，主要發(fā)揮調(diào)節(jié)壓力、流量、消除氣蝕及通斷水流的作用。

內(nèi)蒙古華電包頭發(fā)電有限公司擁有2臺(tái)裝機(jī)容量60kWh機(jī)組，2006-2008年期間采用黃河水為其主要水源，供涼水塔補(bǔ)水使用，現(xiàn)狀主要使用包頭鋼鐵廠中水及城市中水，安裝有一臺(tái)DN800mm調(diào)流調(diào)壓閥作為黃河水進(jìn)水的流量控制閥門(mén)。該調(diào)流調(diào)壓閥2005年底試安裝運(yùn)行，2006年3月正式使用。根據(jù)運(yùn)行人員介紹，大流量2200m3/h，小流量200m3/h，具有良好的線性參數(shù)。

上海市自來(lái)水市北有限公司楊樹(shù)浦水廠始建于1881年，1883年投產(chǎn)，為上海市大的水廠。該水廠出水經(jīng)過(guò)二級(jí)加壓泵站加壓后，供向市區(qū)管網(wǎng)。兩臺(tái)DN800mm調(diào)流調(diào)壓閥安裝在楊樹(shù)浦水廠下屬二級(jí)加壓泵站清水池進(jìn)水口處，2004年投入使用，采用電動(dòng)控制，保持清水池流量恒定。

太原市現(xiàn)狀黃河水均由呼延水廠處理后供向市區(qū)?，F(xiàn)狀呼延水廠清水池池底標(biāo)高為851m，采用重力流供水方式，因市區(qū)管網(wǎng)大多年久失修，無(wú)法承受如此巨大的壓力，所以出廠調(diào)流調(diào)壓閥將出廠水水頭調(diào)整為830m，是對(duì)能源的一種極大浪費(fèi)。另外，一旦呼延水廠出廠調(diào)流調(diào)壓閥發(fā)生故障，沒(méi)有可靠的挽救措施，將對(duì)下游管網(wǎng)造成巨大沖擊，新建調(diào)流調(diào)壓閥既可以防止此類(lèi)事故發(fā)生(據(jù)了解，此類(lèi)事故發(fā)生過(guò)一次，引起太原市城區(qū)管網(wǎng)同時(shí)發(fā)生多處爆管事件)，又可減少對(duì)能源的浪費(fèi)。伴隨著太原市的道路新建及改造工程，太原市自來(lái)水公司將配套建設(shè)勝利東街加壓站、陽(yáng)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(wǎng)壓力以保證加壓站進(jìn)水，從而擴(kuò)展供水區(qū)域。新建調(diào)流調(diào)壓閥可以提高上游壓力，擴(kuò)大選址范圍。基于以上諸多原因，太原市城市供水管網(wǎng)調(diào)流調(diào)壓工程中使用了3臺(tái)調(diào)流調(diào)壓閥(1臺(tái)DN800mm、2臺(tái)DN1200mm)。DN800mm調(diào)流調(diào)壓閥：調(diào)節(jié)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(diào)流調(diào)壓閥：調(diào)節(jié)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(diào)流調(diào)壓閥均采用電動(dòng)遠(yuǎn)程控制，具備良好的壓力線性參數(shù)。

4、電動(dòng)活塞式多功能控制閥設(shè)計(jì)調(diào)流調(diào)壓閥的應(yīng)用前景
調(diào)流調(diào)壓閥是實(shí)現(xiàn)流量及壓力控制的閥門(mén)，現(xiàn)作為一種成熟產(chǎn)品在全國(guó)各地大中城市廣泛使用。其市場(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)已有10多年的歷史，受到普遍好評(píng)。未來(lái)隨著城市供水區(qū)域擴(kuò)大，工程要求提高以及自動(dòng)化程度增強(qiáng)，調(diào)流調(diào)壓閥必將得到更廣闊的發(fā)展空間。與本產(chǎn)品相關(guān)論文禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護(hù)