LHS941X電動活塞式調(diào)流調(diào)壓閥水利樞紐引水應(yīng)用

              LHS941X電動活塞式調(diào)流調(diào)壓閥水利樞紐引水應(yīng)用

                    上海申弘閥門有限公司

1之前介紹 豎式安裝自力式壓力減壓閥注意事項，現(xiàn)在介紹LHS941X電動活塞式調(diào)流調(diào)壓閥水利樞紐引水應(yīng)用工程概況金鐘水利樞紐引水配套工程水源取自金鐘水庫和雙溪口水庫，通過隧洞與引水工程管道相連，包括輸水干線、媽祖支線和莆田支線，具有“口徑大、距離長、壓力高、管材新”的特點。工程設(shè)計流量4.21m3/s，輸水總長89.1km，總投資5.84億元。其中輸水干線設(shè)計流量4.21m3/s，管徑1800mm，總長12.94km，從莆田市仙游縣的寶峰至蓋尾，在蓋尾處分為媽祖支線和莆田支線。媽祖支線設(shè)計流量2.34m3/s，管徑1400mm，總長51.41km，沿途經(jīng)過7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)至莆田市湄洲灣北岸媽祖對臺貿(mào)易城。莆田支線設(shè)計流量1.26m3/s，管徑1000mm，總長24.75km，沿途經(jīng)過華亭鎮(zhèn)至新度工業(yè)園區(qū)。工程為重力流輸水，管材主要采用新興管材預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（簡稱PCCP管），設(shè)計工作壓力為1.2MPa、1.4MPa、1.6MPa三種，比較國內(nèi)其他大型調(diào)水工程，工作壓力之高為國內(nèi)少見。

LHS941X電動活塞式調(diào)流閥是借鑒德國、日本經(jīng)驗，總結(jié)國內(nèi)設(shè)計制造及實用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)流體力學(xué)特性而開發(fā)出來的調(diào)速調(diào)壓型閥門。已經(jīng)在電站、引水、供水等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過改進(jìn)的本系列流量調(diào)節(jié)閥不但適用于清水，對于天然江河湖泊水、輕度污水具有良好的耐受能力。從設(shè)計結(jié)構(gòu)和材料選用上解決了多年來流量調(diào)節(jié)閥易結(jié)垢，卡阻，驅(qū)動裝置偏大的難題. 
【LHS941X電動活塞式調(diào)流調(diào)壓閥水利樞紐引水應(yīng)用詳細(xì)說明】 
LHS941X電動活塞式調(diào)流調(diào)壓閥是借鑒德國、日本經(jīng)驗，總結(jié)國內(nèi)設(shè)計制造及實用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)流體力學(xué)特性而開發(fā)出來的調(diào)速調(diào)壓型閥門。已經(jīng)在電站、引水、供水等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過改進(jìn)的本系列流量調(diào)節(jié)閥不但適用于清水，對于天然江河湖泊水、輕度污水具有良好的耐受能力。從設(shè)計結(jié)構(gòu)和材料選用上解決了多年來流量調(diào)節(jié)閥易結(jié)垢，卡阻，驅(qū)動裝置偏大的難題. 
電動活塞式調(diào)流調(diào)壓閥技術(shù)描述 
電動調(diào)流活塞閥型號：LHS941X 
技術(shù)性能表 
        公稱通徑 DN350-700 mm 
        公稱壓力 1.0 0.6 Mpa 
        試驗壓力 密封 1.1 0.66 
        殼體 1.5 0.9 
        適用溫度 0～+80 ℃ 、 
        適用介質(zhì) 水、飲用水、污水 
3、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 
法蘭壓力 DIN2501  
法蘭連接 DIN2532 
閥體長度 DIN3230 
試驗壓力 DIN3230 
4、主要零部件材質(zhì) 
閥體 球墨鑄鐵 
活塞 奧氏體不銹鋼1.4301 
活塞驅(qū)動曲柄軸 不銹鋼2Cr13 
軸承 青銅 
密封圈 NBR 
連接螺栓 不銹鋼1Cr13 


5、產(chǎn)品特點   
 本公司生產(chǎn)的電動活塞式調(diào)流調(diào)壓閥為活塞式結(jié)構(gòu)，活塞式控制閥調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)應(yīng)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu),關(guān)閉件滑塊為圓筒或錐形的活塞?？稍陂y體內(nèi)圓筒里由導(dǎo)軌引導(dǎo)沿管路中心作軸向運(yùn)動，因而改變流道面積，以實現(xiàn)調(diào)節(jié)流量及減壓功能。與管道的連接形式為法蘭聯(lián)接，法蘭連接尺寸、結(jié)構(gòu)長度符合相應(yīng)DIN的要求。  
活塞式控制閥由閥體、活塞、曲柄、連桿、消能裝置、閥桿、軸套、閥座、密封圈等主要部件組成。  活塞式控制閥閥體為流線形軸對稱流道，流體在閥體內(nèi)能被很好地?zé)o紊流引導(dǎo)，能顯著降低閥門的噪聲和振動。保證閥門在高壓差下也具有良好的抗氣蝕特性，其允許氣蝕系數(shù)應(yīng)不大于0.4。  
活塞式控制閥具有優(yōu)良的線性調(diào)節(jié)性能，以便控制系統(tǒng)通過出口壓力變送器的反饋信號調(diào)控閥門，保持出水壓力的恒定。  
活塞式控制閥具有可靠的密封性能，在調(diào)節(jié)閥處于全關(guān)狀態(tài)下，保證無任何滲漏。  活塞式控制閥在正常運(yùn)行工況下，無卡阻和有害振動現(xiàn)象，確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行。使用壽命不小于30年。活塞式控制閥具有良好的抗阻塞能力?？蛇m用于有泥沙及小顆粒雜質(zhì)的流體。活塞式控制閥在大工作壓差和動水啟閉運(yùn)行工況下，保證整體抗推力安全可靠，不發(fā)生有害的振動。    
活塞式控制閥驅(qū)動方式為電機(jī)驅(qū)動。電機(jī)驅(qū)動裝置應(yīng)具有良好的防水性能，應(yīng)動作靈活、 
安全可靠，手動操作力矩滿足國家標(biāo)準(zhǔn)?；钊娇刂崎y的電動裝置包括電機(jī)、減速蝸輪、機(jī)械限位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、力矩控制機(jī)構(gòu)、行程控制機(jī)構(gòu)、開度指示機(jī)構(gòu)和手動電動轉(zhuǎn)換裝置。活塞式控制閥的電動裝置采用機(jī)電一體化設(shè)計， 配置現(xiàn)地操作控制箱。 


活塞式控制閥的傳動裝置有以下性能：    
·閥門過載保護(hù)；   
·閥門行程保護(hù)；    
·手動／電動切換裝置；    
·閥門開度位置指示裝置； 
·閥門開、關(guān)觸點，觸點接線的引出應(yīng)滿足就地及遠(yuǎn)方控制室的要求。  
1、線性度好：由于閥體內(nèi)部采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于流體的流量控制特性具有良好的線性度，即使在第—個10%行程中仍具有良好的流量控制效果。 
2、抗氣蝕、抗震動：充分利用流體動力學(xué)原理進(jìn)行流道設(shè)計，消除汽蝕和震動現(xiàn)象對管網(wǎng)的損傷，大大提高閥門和管道的使用壽命。 
3、工作可靠：合理設(shè)計的流道和密封型式，使該閥可以適用于含有泥沙等小顆粒雜質(zhì)的流體，不會因雜物造成關(guān)閉不嚴(yán)而導(dǎo)致泄漏或控制失效。 
4、高壓消能：即使在高壓差的情況下，該閥也能有效消除高壓能，將高壓減為低壓，而且不會產(chǎn)生震動和氣蝕現(xiàn)象，有效保證閥門的使用壽命。 
5、選材精良：閥門的關(guān)鍵部位如閥座、擋塊、導(dǎo)軌等部件均采用特殊的不鋼筋材料制作，此材料耐磨、耐氣蝕，硬度為普通不鋼筋的三倍。 
6、浮動閥座：閥座與錐體的連接采用特殊的硅膠粘合，粘性高，耐剪切．浮動閥座在密封時閥座產(chǎn)生自定心效果，使密封更可靠。 
7、流體阻力小：該閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計，合理的流道分布，使整個閥門的壓力損失降至影氐有利于節(jié)約整個管網(wǎng)的動力消耗。 
8、操作扭矩?。洪y門中的啟閉件為套閘，其運(yùn)動方向與主管流體流動方向一致，而且有效受力面積小，因此啟閉閥門所需的操力矩也很小，驅(qū)動裝置成本可大幅降低。 
9、使用壽命長：閥門中主要密封為金屬對屬，密封可靠，抗流體沖蝕力強(qiáng)，不易被夾雜的垃圾損壞，加之大部分部件采用不銹鋼制造，閥門的使用壽命大大提高。



2調(diào)壓調(diào)流閥配置汽蝕的直接原因是管道流體因阻力的突變產(chǎn)生了閃蒸及空化。閥門調(diào)壓調(diào)流通過可移動的閥瓣與不動的閥座間形成的節(jié)流窗口大小改變阻力特性。當(dāng)阻力突變時，極易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。流體經(jīng)節(jié)流孔時，由于流量不變，過水?dāng)嗝孀冃?，致使流速突然增加。根?jù)流體能量守恒定律，流速增加，靜壓力驟然下降，節(jié)流孔處的壓力降到流體的飽和蒸汽壓時，部分液體汽化為氣體，氣泡在流束中形成。當(dāng)出口壓力仍低于飽和蒸汽壓時，氣泡將保持在閥后，形成氣液兩相共存的現(xiàn)象，即“閃蒸”。產(chǎn)生閃蒸后，流體節(jié)流孔后隨著過水?dāng)嗝娴脑龃?，流速相?yīng)減小，閥后壓力急驟上升。當(dāng)閥后壓力恢復(fù)到高于液體飽和蒸汽壓時，壓力壓縮閃蒸產(chǎn)生的氣泡由圓形變?yōu)闄E圓形，隨后達(dá)到臨界尺寸的氣泡上游表面開始變平，然后突然爆裂，此過程稱為“空化”。所有的能量集中在破裂點上，產(chǎn)生巨大的沖擊力，沖撞在閥瓣、閥座和閥體上，使其表面產(chǎn)生塑性變形，形成一個個粗糙的蜂窩渣孔，這便是氣蝕形成的過程。調(diào)壓調(diào)流一般先考慮設(shè)置普通閥門，大口徑管道一般選擇蝶閥。

    根據(jù)實際工況分析汽蝕系數(shù)δ不大于蝶閥的允許汽蝕系數(shù)δh時，為避免產(chǎn)生嚴(yán)重的汽蝕，選擇造價高的調(diào)壓調(diào)流閥。汽蝕系數(shù)計算公式如下：δ=（H2+H）/（ΔP+v/2g）≈（H2+10）/ΔP式中：H2為閥后（出口）壓力，m；H為大氣壓與其溫度相應(yīng)的飽和蒸氣壓力差，取H=10m；ΔP為閥前后壓差；δh為蝶閥允許汽蝕系數(shù)，δh=2.5。如果δ＞2.5，選擇蝶閥調(diào)壓調(diào)流；如果δ≤2.5，選擇調(diào)壓調(diào)流閥。金鐘水利樞紐引水配套工程取水口水位變化為140.00166.23m，平均水位為152.8m，通過隧洞與輸水干線相連，設(shè)計流量4.21m3/s。輸水干線起點設(shè)置閥門的進(jìn)口高程為109.5m，設(shè)計要求閥門出口恒壓為128.2m，所以要求閥門具有消能作用，且工作壓差小為0.30MPa，大為0.60MPa。

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥由計算公式可知，H2=128.2－109.5=18.7m，ΔP=30-60m，δ=（H2+10）/ΔP=0.48-0.96＜2.5，所以選擇調(diào)壓調(diào)流閥，以免產(chǎn)生嚴(yán)重汽蝕。其工作原理如下：閥門驅(qū)動裝置通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)，帶動一個類似活塞狀圓柱體（簡稱活塞）在閥腔內(nèi)作軸向運(yùn)動，改變閥體出口過流面積，調(diào)節(jié)壓力和流量，活塞行程與管內(nèi)水流方向一致，如圖1所示。圖1活塞式調(diào)壓調(diào)流閥剖面示意圖水流進(jìn)入閥內(nèi)，繞過中間活塞，形成軸對稱形，無論活塞處于何位置，閥腔內(nèi)橫斷面上水流均為環(huán)狀，在出口處向軸心收縮，達(dá)到防汽蝕的作用，并有效避免汽蝕和震動。活塞式調(diào)壓調(diào)流閥具有高流通能力，開啟度與流量成接近線性關(guān)系，汽蝕、震動較小?；钊秸{(diào)壓調(diào)流閥出口調(diào)節(jié)型部件有E、S、F、LH或SZ四種型號，輸水管道上用于控流、調(diào)壓的有S型、LH或SZ型。為確保管道輸水安全，金鐘水利樞紐引水配套工程輸水干線起點、兩支線出口處設(shè)置了活塞式調(diào)壓調(diào)流閥，將壓力控制在安全范圍之內(nèi)，保證流量恒定。一般來說，設(shè)置在輸水干線起點的調(diào)壓調(diào)流閥主要起調(diào)壓作用，穩(wěn)定管道工作壓力，保證管道安全，穩(wěn)壓塔不溢流，降低工程造價。相應(yīng)自動化控制以閥前、閥后壓力表壓力信號為控制信號，調(diào)整閥的開啟度。出水口設(shè)置調(diào)壓調(diào)流閥主要起調(diào)流作用，滿足不同工況下流量始終恒定的要求。相應(yīng)自動化控制以流量計流量為反饋信號，調(diào)整閥的開啟度。



3設(shè)置調(diào)壓調(diào)流閥的技術(shù)要求

（1）管道要求。

調(diào)壓調(diào)流閥的開度需要依靠閥前壓力傳感器、閥后壓力傳感器或流量傳感器將壓力或流量信號傳送到控制室，由控制室根據(jù)需要進(jìn)行控制。要得到穩(wěn)定的信號就要求閥前和閥后的水流要穩(wěn)定，一般要求閥前直管段長度為35倍的管道直徑長度，閥后由于調(diào)壓調(diào)流閥使水流對撞產(chǎn)生旋流消能后，管道中會形成很多待爆炸的氣泡，閥后直管段長度不少于5倍的管道直徑長度。

（2）檢修。

調(diào)壓調(diào)流閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出流孔小，重量很重，如DN1800的調(diào)壓調(diào)流閥一臺重達(dá)28t，管道水中的雜物如樹枝、塑料等一旦進(jìn)入閥體，很容易堵塞閥腔和出流孔，需要設(shè)置進(jìn)人孔對調(diào)壓調(diào)流閥進(jìn)行一般的檢修，清除雜物，解決拆除調(diào)壓調(diào)流閥后才能檢修的問題。為能進(jìn)人檢修，需要在閥前和閥后各設(shè)置1臺蝶閥（進(jìn)人孔設(shè)置在蝶閥與調(diào)壓調(diào)流閥之間），以切斷上下游管道中水。蝶閥與調(diào)壓調(diào)流閥的距離要求要符合閥前和閥后對直管道的長度要求，一來可以保證穩(wěn)定的水流，二來可以避免汽蝕蝶閥。

（3）設(shè)置方式。

調(diào)壓調(diào)流閥設(shè)置方式類似于泵組設(shè)置，可以是幾臺閥并聯(lián)設(shè)置，其中一臺閥備用。確定并聯(lián)的閥臺數(shù)和選型，流通能力Cv是主要參數(shù)之一。調(diào)節(jié)閥流通能力定義為：當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開時，閥兩端壓差為0.1MPa，流體密度為1g/cm3時，每小時流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù)，也稱流量系數(shù)。

（4）與穩(wěn)壓塔位置關(guān)系。穩(wěn)壓塔的設(shè)置是為了保證在各種運(yùn)行工況時不溢流的前提下，使輸水系統(tǒng)出現(xiàn)靜壓時盡量接近管道的工作壓力，達(dá)到降低工程造價的目的。若穩(wěn)壓塔設(shè)置在調(diào)壓調(diào)流閥上游，勢必要求穩(wěn)壓塔高度高于工程進(jìn)水口的水位，一般將造成穩(wěn)壓塔高度較高，增加工程投資，且運(yùn)行不方便，所以調(diào)壓調(diào)流閥設(shè)置在穩(wěn)壓塔上游。

4結(jié)語

對于長距離重力流輸水管道，在水源水位變化較大、工作壓力較高的情況下，通過分析計算汽蝕系數(shù)，一般都要設(shè)置調(diào)壓調(diào)流閥。隨著越來越多長距離調(diào)水工程的建成，調(diào)壓調(diào)流閥的運(yùn)用將越來越廣泛。根據(jù)各種工程工況要求，從特性、流通能力、汽蝕系數(shù)等技術(shù)參數(shù)分析計算，從適用性、性、造價等方面綜合比較，合理選擇調(diào)壓調(diào)流閥，對確保輸水管道安全、穩(wěn)定、運(yùn)行具有重要意義。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：減壓閥裂紋檢修