大型給水活塞式調(diào)流調(diào)壓閥應(yīng)用原理

大型給水活塞式調(diào)流調(diào)壓閥應(yīng)用原理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，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了討論。調(diào)流調(diào)壓閥又稱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)，能起到無氣蝕、無紊流、無振動、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。電動活塞式調(diào)流調(diào)壓閥由前閥體、后閥體、閥桿、導(dǎo)流器和套筒等主要部件組成。采用不銹鋼制造的導(dǎo)流器固定在后閥體中腔，在其表面均勻的分布有噴流孔；套筒在活套在導(dǎo)流器上并與閥桿連接，通過外控部件控制套筒的位置，以調(diào)節(jié)閥門過流面積。外控部件可按照工況需求采用手動、電動、氣動和液動等多種形式。
1、閥體
閥體包括前閥體和后閥體，在后閥體內(nèi)設(shè)有軸向?qū)ΨQ的流道。
2、導(dǎo)流器
導(dǎo)流器是多功能活塞閥的關(guān)鍵部件，壁面上有許多腰型槽，所有腰型槽根據(jù)工況與介質(zhì)情況，按一定的組合規(guī)律布置。

1、大型給水活塞式調(diào)流調(diào)壓閥應(yīng)用原理的應(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活塞運(yùn)動，在閥體內(nèi)部形成軸向?qū)ΨQ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，并通過圓周方向上的多孔，向管路中心方向形成射流對撞，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)見圖1。
調(diào)流調(diào)壓閥在小流量工況時閥門對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，閥門可消減流體部分能量，并對流體的部分能量有所保留，保證閥門具有足夠的過流能力。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：實(shí)現(xiàn)流量的精確控制，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;可以選擇手動和電動兩種控制方式，電動調(diào)流調(diào)壓閥還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，操作人員無需到達(dá)現(xiàn)場，即可根據(jù)需要進(jìn)行高精度調(diào)節(jié)。
電動活塞式調(diào)流調(diào)壓閥-于導(dǎo)流器上，通過導(dǎo)流器導(dǎo)引。水流從導(dǎo)流器外流入，經(jīng)過導(dǎo)流器上的噴流孔形成多束水流，在閥體中腔產(chǎn)出碰撞，達(dá)到消能的效果；節(jié)流發(fā)生在活塞邊緣與導(dǎo)流器的孔口之間，由于孔內(nèi)水流速度很高，所以導(dǎo)流器選用的材質(zhì)高度耐磨與抗腐蝕；同時因?yàn)榕鲎舶l(fā)生的閥體流道中腔，有效降低了氣蝕和沖刷對閥體的影響，提高閥門使用壽命。主密封圈位于導(dǎo)流器的端，活塞在全行程上被導(dǎo)引，當(dāng)被推動穿過主密封圈至全關(guān)位置時，閥門前后的差壓強(qiáng)迫主密封圈緊貼套筒外壁實(shí)現(xiàn)截斷?；钊ㄟ^連桿的引導(dǎo)在導(dǎo)流器內(nèi)前后運(yùn)動，閥桿借助曲柄與連桿傳動，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動閥桿順時針轉(zhuǎn)動時，活塞向后移動，開啟閥門；當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動閥桿逆時針轉(zhuǎn)動時，活塞向前移動，關(guān)閉閥門。
主要技術(shù)特點(diǎn)
軸向?qū)ΨQ流道：閥體采用了軸向?qū)ΨQ流道，*避免了不必要的流向改變，使噪音和紊流趨勢明顯降低。
壓力平衡：由于多功能錐形閥采用壓力平衡套筒，使得操作套筒的軸向力與閥門兩端的壓差無關(guān)，因此使用較小的執(zhí)行機(jī)構(gòu)就能達(dá)到快動的目的。
調(diào)節(jié)效果好：近乎數(shù)字式控制，通過改變過流孔的數(shù)量實(shí)現(xiàn)流道面積的變化，具有良好的線性調(diào)節(jié)特性。

2、大型給水活塞式調(diào)流調(diào)壓閥應(yīng)用原理的應(yīng)用指標(biāo)
2.1、水力工況
規(guī)格：公稱直徑DN100mm～DN1600mm；適用介質(zhì)：水；適用溫度：0℃～70℃；公稱壓力：PN=1.0MPa～4.0MPa。
工況基本條件：在輸配水管道上安裝閥門，使水通過調(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，確保堅固耐用。閥門整體及閥體、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、噪聲和氣蝕，其開啟度與流量成線性關(guān)系。
(3)閥門與管道的連接形式為法蘭連接，法蘭連接尺寸符合現(xiàn)行國標(biāo)。
(4)活塞閥采用金屬與橡膠雙重密封，實(shí)現(xiàn)氣泡級密封、零泄漏。
(5)閥門有效啟閉次數(shù)可達(dá)5萬次以上。
(6)閥門自身水頭損失不大于2m水柱。

2.3、大型給水活塞式調(diào)流調(diào)壓閥應(yīng)用原理設(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所輸水的水質(zhì)不利的物質(zhì)。廠家對所使用材料出具部門的衛(wèi)生合格證。
(3)設(shè)備所使用的材料不會產(chǎn)生機(jī)械負(fù)荷或電氣負(fù)荷的過載。
(4)以下為閥門各部件材質(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：橡膠，閥體密封圈采用1Cr18Ni9Ti組合材料;閥門其他零部件：不銹鋼;齒輪箱：選用渦輪蝸桿齒輪箱(配限位開關(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)氧樹脂，符合GB或同等標(biāo)準(zhǔn)。

2.4、大型給水活塞式調(diào)流調(diào)壓閥應(yīng)用原理電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)
(1)供電電源：380V±38V，50Hz。
(2)根據(jù)IEC529，耐候防護(hù)等級符合IP68，防塵防水，可全天候工作。
(3)適用于環(huán)境溫度：-25℃～70℃;相對濕度。
(4)開/關(guān)極限位置均配限位開關(guān)，開和關(guān)的方向均配扭矩開關(guān)以防過載。開關(guān)觸點(diǎn)為純銀制作，具有高額定容量(220V/AC/5A)和長壽命。
(5)帶有現(xiàn)場機(jī)械式閥位指示器，配離合式緊急手輪，供現(xiàn)場進(jìn)行手動操作。
(6)配備現(xiàn)場控制箱(與電動執(zhí)行器為機(jī)電一體化)，功能要求如下：有閥位開度位置反饋傳感器RWG(兩線制)，輸出4mA～20mA模擬量信號;有閥門定位器，能接受4mA～20mA的控制信號，使閥門精確定位，靈敏度為0.25%～2.5%;可進(jìn)行遠(yuǎn)程/手動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)場有開、停、關(guān)3個控制按鈕及相應(yīng)的指示燈;用于遙控的信號繼電器有遠(yuǎn)程/手動選擇、開/關(guān)選擇。
(7)閥門的自動調(diào)節(jié)控制，由閥門的現(xiàn)場控制柜內(nèi)完成?，F(xiàn)場控制柜需滿足現(xiàn)場室外安裝的需要，防護(hù)等級不小于IP65。閥門現(xiàn)場控制柜可與總控室通過GPRS進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通信，將現(xiàn)場的工作狀態(tài)定時傳送給總控室，并接收控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。在現(xiàn)場出現(xiàn)突(如突然斷電、雷擊、不明故障等)時，活塞閥應(yīng)可自動鎖定保持原有狀態(tài)，或增加自鎖裝置，增加設(shè)定值，突發(fā)意外情況時，自動按設(shè)定值操作。

3 、大型給水活塞式調(diào)流調(diào)壓閥應(yīng)用原理的應(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DN800mm調(diào)流調(diào)壓閥作為黃河水進(jìn)水的流量控制閥門。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，流量2200m3/h，流量200m3/h，具有良好的線性參數(shù)。
上海市自來水市北有限公司楊樹浦水廠始建于1881年，1883年投產(chǎn)，為上海市的水廠。該水廠出水經(jīng)過二級加壓泵站加壓后，供向市區(qū)管網(wǎng)。兩臺DN800mm調(diào)流調(diào)壓閥安裝在楊樹浦水廠下屬二級加壓泵站清水池進(jìn)水口處，2004年投入使用，采用電動控制，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)。現(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，沒有可靠的挽救措施，將對下游管網(wǎng)造成巨大沖擊，新建調(diào)流調(diào)壓閥既可以防止此類事故發(fā)生(據(jù)了解，此類事故發(fā)生過一次，引起太原市城區(qū)管網(wǎng)同時發(fā)生多處爆管事件)，又可減少對能源的浪費(fèi)。伴隨著太原市的道路新建及改造工程，太原市自來水公司將配套建設(shè)勝利東街加壓站、陽興河街加壓站、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?；谝陨现T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臺調(diào)流調(diào)壓閥(1臺DN800mm、2臺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)壓閥均采用電動遠(yuǎn)程控制，具備良好的壓力線性參數(shù)。

4、大型給水活塞式調(diào)流調(diào)壓閥應(yīng)用原理的應(yīng)用前景
在小流量工況時活塞式流量調(diào)節(jié)閥對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，活塞式流量調(diào)節(jié)閥可消減流體部分能量，并對流體的部分能量有所保留，保證閥門具有足夠的過流能力。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：實(shí)現(xiàn)流量的精確控制，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；可以選擇手動和電動兩種控制方式，電動調(diào)流調(diào)壓閥還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，操作人員無需到達(dá)現(xiàn)場，即可根據(jù)需要進(jìn)行高精度調(diào)節(jié)。電動調(diào)壓調(diào)流閥主要用在水廠、電廠、引水工程等介質(zhì)為水的管網(wǎng)系統(tǒng)，起調(diào)節(jié)管道介質(zhì)流量、流態(tài)以及調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力的作用。調(diào)流調(diào)壓閥是實(shí)現(xiàn)流量及壓力控制的閥門，現(xiàn)作為一種成熟產(chǎn)品在全國各地大中城市廣泛使用。其市場使用經(jīng)驗(yàn)已有10多年的歷史，受到普遍好評。未來隨著城市供水區(qū)域擴(kuò)大，工程要求提高以及自動化程度增強(qiáng)，調(diào)流調(diào)壓閥必將得到更廣闊的發(fā)展空間。