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蝶形結構水泵出口閥

作者:邵陽高品液壓閥門有限公司    時間:2018-09-21 11:09:02    閱覽數:783

在工業生產冷卻循環供水設備中,過去普遍采用的是止回閥、截止閥、水錘消除器等組成的多閥系統來滿足水泵的啟動及關閉的特定要求,以達到輕載啟動及消除水錘的目的。但存在使用壽命短、阻力大、能耗高、占用空間大,尤其是勞動強度大等問題。后來隨著科學技術的發展,逐步出現了液壓系統控制的水泵控制閥、多功能水泵控制閥、液控半球蝶閥、液力自動閥、管力閥等各種水泵控制閥。這些閥的出現在一定程度上推動了水泵控制技術的發展,但隨著現代工業的發展,先進工藝的應用,這些水泵控制閥的缺陷也逐步顯示出來。如有的閥需要外接能源、結構復雜、維修困難;對維護人員的技術素質要求很高;有的流阻系數大,有的體積龐大,不利于大口徑閥門制造,最主要的問題是自動控制部分直接用管道內輸送的介質來推動,很容易使控制部分堵塞、腐蝕造成控制失靈、維修困難,使用范圍窄。

鑒于現今閥門市場的混亂,市場上閥門產品可以說是五花八門的,良莠不齊。以下就蝶形結構的閥門在作為水泵出口閥使用時必須要考慮,也應該要注意的地方,從以下四個方面做個簡單介紹與探討:

1、 閥門的密封形式

一臺閥門如果密封不嚴,沒有了密封,那其實這臺閥門就是管網系統中的一小段管道而已,沒有了作為閥門必須具有的切斷功能的價值。尤其是水泵出口起止回功能的控制閥,其密封的好壞是直接與水泵機組是否能正常運行聯系在一起的。

1 2

3 4

1,圖2,圖3,圖4是現今市場上大多數廠家所采用的密封形式,這也就是一些生產廠家所說的所謂的金屬密封。從圖片上一看就可知這是典型的普通偏心蝶閥常用的層積式(多層次閥板)密封形式,這種形式的密封加工成本低,制造簡單,但在作為水泵出口控制閥使用時,是很難保證密封效果的,使用壽命也很短,使用一段時間后夾在中間的柔性石墨就會一層層的脫落掉,跑冒滴漏現象在車間里每時每刻都在發生著,多浪費呀!嚴重的還會造成水泵電機高速反轉,給昂貴的電機帶來不必要的安全隱患,多麻煩呀!作為水泵出口起止回作用的閥門選用這種密封形式是值得商榷的!!!在強大的回水沖擊下,能保證密封嗎?

5 6

5,圖6是我公司產品全自動雙控半球閥(GPQDS848H-PC)所采用的密封形式,從圖片上一看便知閥體密封面為閥門本體加工而成的圓錐形密封面,閥板密封面為閥板本體上堆焊不銹鋼經研磨加工而成的半球形密封面,為真正的零靠零、硬碰硬的線性金屬硬密封。此種形式的密封重合面積小,在回水作用下密封能量大,因而密封比壓大,抗水流沖擊,閥板能切斷、碾碎、排開各種絲狀、顆粒狀懸浮及半懸浮雜質,并可有效地碾碎、切除結垢。加之本產品采用三偏心結構,球面閥板能自動對正中心,自動補償各種密封面的磨損,故此閥的使用壽命遠長于同類產品。

至于閥板整體包膠的軟密封方式,作為水泵出口閥使用更應不是考慮之列。因其存在不耐磨、不抗壓、使用壽命短;包膠容易脫落,一旦脫落在管網中將危害水泵機組,危害管網系統的安全等等缺陷。


2、 閥板與閥軸的連接方式

一臺閥門有了好的密封那是先決條件,但還必須具備使用的安全性。安不安全涉及的范圍很廣,主要有閥門材料的選用、閥門的結構和加工缺陷以及閥門所實現的功能引起的使用安全問題。但作為水泵出口閥使用,首先應保證閥門閥體不開裂,在回流水(水錘)作用下閥體不應爆裂。閥體只要是鑄鋼的,嚴格按照國家標準鑄造、生產加工,應該都是有保證的。那么,在水泵出口止回系統使用的閥門其閥軸與閥板的強度跟連接方式就很突出了,因在巨大的回水及水錘的沖擊下如果閥軸彎曲、斷裂,閥板破碎,肯定會威脅到水泵葉輪和水泵電機機組的安全的。工業水泵房可以說就象人的心臟一樣,是整個工程生產的動力源泉,它是否能安全有效的運行,直接關系到整個工程是否能正常有效運行,關系到整個工程運行的經濟效益。




7 (閥板與軸連接處斷裂) 8(閥板脫落并錯位)

9 (閥軸變形導致閥板錯位) 10(閥軸彎曲變形)


7,圖8,圖9,圖10可以說是95%以上的廠家所采用的閥板與閥軸的連接和固定方式;當用于止回系統時,這種連接和固定方式是有安全隱患的。因水泵出口控制閥必須要具有二次緩關功能,當水泵電機停車后,大量回水作用在閥板上,而最終受力的是閥軸,然而當閥軸的剛度不夠時,很容易造成閥軸彎曲變形,使閥板錯位,閥門無法關閉或閥板卡死。閥軸彎曲變形后遇上水錘時,馬上就會將閥板與閥軸的固定處擊裂(也叫閥板加強筋),造成閥板脫落,嚴重危害水泵葉輪和整個管網系統。

11 12

11,圖12是我公司產品全自動雙控半球閥(GPQDS848H-PC)所采用的閥板與閥軸的連接和固定方式:首先我們加粗了閥軸的尺寸,所有閥軸都選用不銹鋼材質。我們采用將閥軸與閥板超過三分之二以上都包裹起來的連接方式,將回水和水錘的作用力分散開來,讓閥板和閥軸都受力。閥板與閥軸采用錐銷固定。閥板加工成流線龜背狀,從結構上最大限度地加強了閥板與閥軸的耐壓強度和抗沖擊能力。

以上幾種連接和固定方式在作為水泵出口閥使用時孰優孰劣,我想大家是應該一眼就能分別出來的。

3、 閥門的控制器的選用

一臺閥門只有在解決了上述問題以后才能談實現其它的功能。如果是做為普通手動閥門使用,那么只需在上述基礎上加上蝸輪蝸桿控制就可以使用了,但如果使用在水泵出口起控制閥作用,就必需要安裝能實現自動緩開、自動速閉、自動緩閉消除破壞性水錘的控制器了。

13 14

13,圖14是現在絕大多數生產廠家使用的控制器,它的動作原理:將管道里的介質水通過旁通管路引入安裝在旁邊的小活塞缸中,通過控制活塞的動作實現控制閥門。起泵時,閥門進口端的介質水進入活塞缸的下腔,推動活塞向上運動,通過控制活塞缸上腔水的排出,控制閥門開啟時間;停泵時,管道回水進入活塞缸上腔,推動活塞向下運動,通過控制下腔水的排出控制閥門的關閉時間。這種控制器因無法保證進入活塞缸內的介質水的清潔(工業循環水及源水幾乎都含各種雜質異物和泥沙、易結垢),所以這種控制器使用壽命短,活塞易卡死 ,旁通管易堵塞,容易造成閥門不動作,具有很大的安全隱患。這種直接利用管網介質作為驅動介質的控制器它唯一的優點就是結構簡單,制造成本低。

15控制閥更換現場) 16(已經更換下來的控制閥)

然而,我們走訪了大量客戶,發現工廠里一旦安裝了上面這種控制閥門后,幾乎都是在使用一段時間后出現上述種種問題,這種控制器的閥門幾乎起不到任何作用,想更換掉吧又甚為不方便(牽涉到維修資金、安裝尺寸、無法停車檢修等等問題),只好讓閥門帶病運行。當碰到事故停電和需要倒泵檢修時,因控制閥起不到自動二次緩關的作用,操作工人每每都是需要以最快的速度跑到泵房里,手動快速關閉控制閥前面的閥門,來實現截斷管道中快速流回來的介質。如果控制閥前面的閥門開關不靈活,就只能眼睜睜的看著回水沖擊水泵葉輪,造成水泵電機高速反轉,損壞昂貴的電機組件。我們在工廠車間里跟工人師傅們作技術交流時,沒有一個工人師傅的眼中不流露出對好產品的向往,都希望水泵出口的控制閥能使用壽命長,能自動實現緩開、速閉、緩關消除破壞性水錘,以降低勞動強度。說句真心話,又有誰愿意天天工作在一個提心吊膽的工作環境中呢;又有哪個領導不希望自己的員工在一個更好的工作環境里工作呢,讓辛辛苦苦建設好的工程即安全又高效地運行呢!

17(旋轉調速液壓油缸控制器正面)18(旋轉調速液壓油缸控制器側面)


19(晉煤天溪煤制油使用現場) 20(中鋁山西分公司使用現場)


17,圖18,圖19,圖20為我公司生產的安裝了旋轉調速液壓油缸控制器的全自動雙控半球閥(GPQDS848H-PC),它的工作原理:閥板由錐銷固定于閥桿上,由管道內的介質推動在閥體內做旋轉擺動;閥桿的另一頭由健連接于控制器內的轉軸上,轉軸在控制器內轉動;當水泵啟動時,閥板在水泵泵出的有壓水的作用下開始轉動,由于控制器的調節作用,閥板只能緩慢的打開(一般緩開時間在60秒以下進行調整),實現閉閥啟動,防止開泵水錘的產生,以防啟泵電流過大而燒毀電機及電氣設備,泵啟動過程完成后,閥板快速打開至正常工作位置。停泵時(直接啟動水泵電機停止按鈕):停泵瞬間,閥門進口端流量與壓力突然降低,閥板在重力作用以及管網回水作用下,迅速關閉到一定角度(90%左右),截斷大部分水流,起到快速止回的作用。當閥板關閉到一定角度時(90%左右),在旋轉調速液壓油缸的阻尼作用下,閥板緩慢關閉,直到完全關閉。通過調節旋轉調速液壓油缸作用力的大小,就可以實現調節閥門緩閉時間的長短(緩閉時間1~60秒可調),防止停泵破壞性水錘的產生。當下一次啟泵時,閥板與旋轉調速液壓油缸自動復位到初始狀態。其動作規律完全符合控制閥對自動緩開、自動速閉、自動緩閉功能的要求;旋轉調速液壓油缸內的工作介質為機械油N46,機械油在出廠時一次加注完成,閥門動作時機械油在旋轉調速液壓油缸里做內循環起阻尼作用,沒有任何外接旁通管路,旋轉調速液壓油缸里的機械油與管道內的介質沒有任何接觸,無需考慮管道內的介質是否清潔或腐蝕,在以后的使用中也無需維護。


4、閥門的運行經濟性

解決了上述問題以后,那么就得考慮一臺閥門在以后長期使用中的經濟性了,它應包含兩方面:閥門本身的節能性和長期使用的維護。全自動雙控半球閥(GPQDS848H-PC)為國內最新水泵控制閥,流通面積大,閥板橫斷截面積小,阻力系數為0.2-0.5,其它同類型的多功能水泵控制閥(膜片式、活塞式)阻力系數為1.5-1.8,高于全自動雙控半球閥。阻力系數的大小反應出閥門在節能方面的經濟性,其數學表達式是:

式一:H=KV2/2g

N=9.8QH

式中:△H—水頭損失 m;

K—阻力系數;

V—流速  m/s     V=4Q/3.14*D2*3600

△N—能量耗損W/h

g—重力加速度9.8m /S2

Q—流量m3/s

D--管徑 m


即:水頭損失與阻力系數成正比,能量損耗與水頭損失成正比。阻力系數越大其水頭損失就越大,水頭損失越大能量損耗就越高,也就是運行成本越高

當供水管網流量較大時,阻力系數不同的閥門在運行成本方面是有明顯差異的,只是企業沒有去計算它罷了!


便于計算下面以某企業泵房供水系統中水泵出口水管管徑D=1000mm,流量Q=8000 m3/h,揚程為12米為例,通過與膜片式、活塞式多功能水泵控制閥的比較來分析全自動雙控半球閥的節能性:


表一

對比項目

數學表達式

全自動雙控

半球閥

膜片式、活塞式

多功能水泵控制閥

阻力系數K

0.2-0.5

1.5-1.8

流速V

V=4Q/3.14*D2*3600

2.48 m/S

2.48m/S

水頭損失△H

H=KV2/2g

0.204 mK取高值0.5

0.471

K取低值1.5

水頭損失差

0.471-0.204 = 0.267

耗能△N

N=9.8QH

15.993KW/h

32.31 KW/h

運行費用M

(元/年)

M=C*N*E

式中C-用電時間24*360(除去每年正常檢修時間取360天)

E-電價(0.5KW/h

69090/

207589/

“表一”中可以得知膜片式、活塞式多功能水泵控制比全自動雙控半球閥一年要多13.8499萬元的運行費用,運行一年節約的費用足夠購買一臺設備了,不管是多大口徑的閥門,其節能效果都是顯而易見的。

在做為水泵出口閥使用中, 全自動雙控半球閥與微阻緩閉止回閥和電動蝶閥(閘閥)的組合在運行經濟性上更具有無法比的優勢,不光流阻系數低得多,而且全自動雙控半球閥無需消耗電能,所以運行成本更低。

在使用維護方面,全自動雙控半球閥(GPQDS848H-PC)無論是密封、閥板與閥軸的連接以及結構形式、控制器等都是免維護的,閥門安裝調試好以后幾乎無需維護。

從以上幾點我們可以看出全自動雙控半球閥(GPQDS848H-PC)在節能運行、保護水泵機組、削減水錘、降低工人的勞動強度等方面遠優于其它同類型產品。就現階段而言,作為水泵出口閥使用,全自動雙控半球閥(GPQDS848H-PC)無論是閥門的密封、閥板與閥軸的連接方式,還是控制器方面都是最優秀的、最可靠的、最先進的,是工業生產冷卻循環供水設備中水泵出口控制閥的最佳選擇。

全自動雙控半球閥專利號ZL201220123874.2,其控制結構為世界首創。

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