電動活塞式多功能控制閥設計

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現(xiàn)在介紹電動活塞式多功能控制閥設計調(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。詳細介紹了調(diào)流調(diào)壓閥的應用原理、應用指標、應用現(xiàn)狀，并對其應用前景進行了討論。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，故在當今大型給水工程中廣泛應用，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。下面將對其應用原理、應用指標、應用現(xiàn)狀、應用前景進行討論。從流體本身的靜止狀態(tài)和運動狀態(tài)以及流體和固體界壁間有相對運動時的相互作用和流動規(guī)律來看，活塞式調(diào)流調(diào)壓閥是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件，即通過改變節(jié)流面積，使流速及流體的動能改變，造成不同的壓力損失，從而達到調(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，使出口壓力自動保持穩(wěn)定的閥門。
電動活塞式多功能控制閥設計工作原理：
  它是一種自動降低管路工作壓力的專門裝置，作用是在給定需要調(diào)節(jié)大小多少的一個界定范圍，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，需要運用到的傳輸介質(zhì)主要是水。當管道設備在用水的狀態(tài)下，水通過閥芯產(chǎn)生壓力，壓力大小由閥芯開口大小決定，而閥芯開口大小由活塞決定，從而達到控制壓力損失即可獲得所需的閥后壓力；當設備管道不用水時，閥后壓力增大，閥前閥后壓力大于整體運動力時，便把閥芯向上頂死，此時閥出口壓強是大于設定值，做往復運動的活塞元件不會突然靜止，并且由于慣性作用，會繼續(xù)向上運動一點，相當于出口處閥腔變大，體積變大，內(nèi)部液體的壓力下降，直到剛好達到閥門出口的設定壓力值，這時閥前流體和閥后流體便會*隔開。
  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)水壓過高的區(qū)域、礦井及其他場合，以保證給水系統(tǒng)中各用水點獲得適當?shù)姆账畨汉土髁?。由于具有改善管道設備系統(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)壓閥的應用原理
調(diào)流調(diào)壓閥主要由閥體、活塞、活塞導軌、內(nèi)置曲柄滑塊機構、密封、內(nèi)部零件等組成。主要采用曲柄滑塊帶動活塞運動，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，從而達到消能減壓、調(diào)節(jié)流量的目的。其具體結構見圖1。

電動活塞式多功能控制閥設計調(diào)流調(diào)壓閥剖面圖圖1 調(diào)流調(diào)壓閥剖面圖

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：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閥門對流體具有良好的消能效果，有效防止氣蝕;當大流量工況時，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)點如下：實現(xiàn)流量的控制，可以保持恒定流量;實現(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)壓閥還可以實現(xiàn)遠程控制，操作人員無需到達現(xiàn)場，即可根據(jù)需要進行高精度調(diào)節(jié)。

2、電動活塞式多功能控制閥設計調(diào)流調(diào)壓閥的應用指標
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、結構與性能規(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。其進出口結構做到平滑順暢，避免因流道結構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。

(4)活塞閥采用金屬與橡膠雙重密封，實現(xiàn)氣泡級密封、零泄漏。

(5)閥門有效啟閉次數(shù)可達5萬次以上。

(6)閥門自身水頭損失不大于2m水柱。

2.3、電動活塞式多功能控制閥設計設備材質(zhì)及防腐規(guī)范

2.3.1、設備材質(zhì)

(1)設備制造和安裝設備所使用的材料，從強度、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)設備所使用的材料不會產(chǎn)生機械負荷或電氣負荷的過載。

(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;活塞導軌：錫黃銅HSn62-1;內(nèi)置曲柄滑塊機構：不銹鋼2Cr13;密封圈：丁橡膠，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、位置指示器)。

2.3.2、防腐

閥體內(nèi)外采用靜電粉末噴涂藍色環(huán)氧樹脂，符合GB或同等標準。

2.4、電動執(zhí)行機構

(1)供電電源：380V±38V，50Hz。

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

(3)適用于環(huán)境溫度：-25℃～70℃;99%的相對濕度。

(4)開/關極限位置均配限位開關，開和關的方向均配扭矩開關以防過載。開關觸點為純銀制作，具有高額定容量(220V/AC/)和長壽命。

(5)帶有現(xiàn)場機械式閥位指示器，配離合式緊急手輪，供現(xiàn)場進行手動操作。

(6)配備現(xiàn)場控制箱(與電動執(zhí)行器為機電一體化)，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，使閥門定位，靈敏度為0.25%～2.5%;可進行遠程/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3個控制按鈕及相應的指示燈;用于遙控的信號繼電器有遠程/手動選擇、開/關選擇。

(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，防護等級不小于IP65。閥門現(xiàn)場控制柜可與總控室通過GPRS進行無線數(shù)據(jù)通信，將現(xiàn)場的工作狀態(tài)定時傳送給總控室，并接收控制點的數(shù)據(jù)進行自動調(diào)節(jié)。在現(xiàn)場出現(xiàn)突況(如突然斷電、雷擊、不明故障等)時，活塞閥應可自動鎖定保持原有狀態(tài)，或增加自鎖裝置，增加設定值，突發(fā)意外情況時，自動按設定值操作。

3 、調(diào)流調(diào)壓閥的應用現(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臺裝機容量60kWh機組，2006-2008年期間采用黃河水為其主要水源，供涼水塔補水使用，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)壓閥作為黃河水進水的流量控制閥門。該調(diào)流調(diào)壓閥2005年底試安裝運行，2006年3月正式使用。根據(jù)運行人員介紹，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)，為上海市大的水廠。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)?，F(xiàn)狀呼延水廠清水池池底標高為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。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。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水，從而擴展供水區(qū)域。新建調(diào)流調(diào)壓閥可以提高上游壓力，擴大選址范圍。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)壓閥均采用電動遠程控制，具備良好的壓力線性參數(shù)。

4、電動活塞式多功能控制閥設計調(diào)流調(diào)壓閥的應用前景
調(diào)流調(diào)壓閥是實現(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)域擴大，工程要求提高以及自動化程度增強，調(diào)流調(diào)壓閥必將得到更廣闊的發(fā)展空間。與本產(chǎn)品相關論文禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護