大型輸水工程中的蝶閥計(jì)算選型

之前介紹SY42AX煤礦水管路減壓閥應(yīng)用案例，現(xiàn)在介紹大型輸水工程中的蝶閥計(jì)算選型大口徑蝶閥蝶板密封面測(cè)量工具寧波閥門廠詹明我廠生產(chǎn)的蝶閥（７００～１６００ｍｍ）蝶板（圖１）的斜對(duì)于大型輸水工程中的蝶閥來說，其主要特點(diǎn)在于口徑大、流量大。為降低輸水過程中的能量損耗，提高輸水效率，必須設(shè)法降低蝶閥的壓力損失，提高流量系數(shù)。

　　　　1大型輸水工程中的蝶閥計(jì)算選型 計(jì)算模型
　　　　1.1 幾何建模
　　　　首先采用Solidworks軟件對(duì)蝶板進(jìn)行了三維造型（見圖1）。蝶板底部直徑為3.4m。蝶板上部設(shè)計(jì)為拱形結(jié)構(gòu)，拱形內(nèi)部設(shè)計(jì)有若干格柵以提高水的過流面積。拱形兩側(cè)各有一個(gè)凸臺(tái)用于安裝蝶板的轉(zhuǎn)軸。圖1 原型蝶板的三維造型初步分析認(rèn)為，拱形兩側(cè)的凸臺(tái)可能會(huì)引起流動(dòng)的紊亂，因此將其改造成流線型，其三維造型見圖2。圖2 改進(jìn)型蝶板的三維造型
　　　　1.2　大型輸水工程中的蝶閥計(jì)算選型計(jì)算建模
　　　　計(jì)算模型采用三維N-S方程及標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型。其主控制方程為：
　　　　式（1）中，Q為守恒變矢量；f，g，h分別為3個(gè)坐標(biāo)方向的通量，分別表示為式（2）~式（5）：面以上端尺寸ΦＤ為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，但車斜面與上Ｒ后，產(chǎn)品用常規(guī)測(cè)量工具無法測(cè)量?，F(xiàn)用大游標(biāo)卡尺配一副測(cè)量卡板組成測(cè)量工具（圖２），可以解決這一問題。

向偏心的*設(shè)計(jì)使密封面之間無摩擦傳動(dòng)，延長(zhǎng)了閥門使用壽命。
由扭矩產(chǎn)生彈性密封。
巧妙的楔形設(shè)計(jì)使閥門有越關(guān)越緊的自動(dòng)密封功能，密封面之間具有補(bǔ)償性、零泄漏。
體積小、重量輕、操作輕巧、便于安裝。
可根據(jù)用戶要求配置氣動(dòng)、電動(dòng)裝置，滿足遙控和程控的需要。    圖3 閥門開啟過程流態(tài)變化
　　　　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,計(jì)算也給出了改進(jìn)前后兩種蝶板在水平（即全開）狀態(tài)下的繞流流線圖和壓力云圖（見圖4、圖5，第3頁圖6、圖7）。從流線圖可以看出，原型閥門蝶板附近的流動(dòng)比較紊亂，而改進(jìn)后的流動(dòng)則較為光順。反映到壓力上，從壓力云圖可以看出，改進(jìn)前后的壓力梯度具有明顯不同。原型蝶板在兩側(cè)凸臺(tái)和外側(cè)筋板上有明顯的壓力集中，容易造成結(jié)構(gòu)損壞，而改進(jìn)后蝶板的壓力分布則較為均勻。
　
一、大型輸水工程中的蝶閥計(jì)算選型用途
1、當(dāng)水輪機(jī)組事故飛逸時(shí)，緊急動(dòng)水關(guān)閉進(jìn)水閥，保護(hù)機(jī)組的安全；
2、一管多機(jī)的水電站中，當(dāng)一臺(tái)機(jī)組故障須檢修時(shí)，關(guān)閉該機(jī)組前的進(jìn)水閥即可進(jìn)行檢修工作，而不會(huì)影響其它機(jī)組的
正常工作；
3、當(dāng)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)時(shí)關(guān)閉進(jìn)水閥，可減少機(jī)組蠕動(dòng)和減少開機(jī)時(shí)間。
二、特點(diǎn)
1、閥體和活門采用鑄焊成型。閥體的外部采用T形加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，活門采用雙平板框架結(jié)構(gòu)或流線型結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，剛性好。
   入水和出水的部 位采用導(dǎo)流或流線型設(shè)計(jì)，水力特性好，通過進(jìn)水閥的流阻系數(shù)小于0.2；
2、橡膠軟密封采用雙偏心結(jié)構(gòu)，金屬硬密封采用三維偏心結(jié)構(gòu)，充分利用進(jìn)水閥的水力自關(guān)閉特性，保證任意工況時(shí)的
   關(guān)閥可靠性；
3、蓄能器的流體能或者重錘勢(shì)能驅(qū)動(dòng)進(jìn)水閥的直缸搖擺接力器開啟或關(guān)閉進(jìn)水閥，液壓系統(tǒng)的保壓性能好，按照預(yù)先設(shè)
   定的程序開 閥或 關(guān)閥，開閥或關(guān)閥的全過程可控（液壓系統(tǒng)可設(shè)計(jì)多種壓力級(jí)別供用戶選擇）；
4、采用PLC控制，線路簡(jiǎn)單，可靠性高，通訊接口齊全，具有較完善的人機(jī)通訊功能和故障自我診斷功能；通過電氣控
   制柜可以就地操作 也可以遠(yuǎn)距離操作，簡(jiǎn)便的實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)組與進(jìn)水閥的聯(lián)鎖程序控制及微機(jī)集中控制；
5、關(guān)閥位置設(shè)置液壓鎖定和機(jī)械鎖定。機(jī)械鎖定用于防止檢修水輪機(jī)時(shí)因誤操作進(jìn)水閥發(fā)生意外事故。開閥位置可按用
   戶要求確定是否設(shè) 置液壓鎖定。
6、液壓站和電氣控制柜與進(jìn)水閥分離就近安裝；液壓站通過經(jīng)酸洗的無縫鋼管和軟管與進(jìn)水閥的接力器和鎖定油缸連接。
三、大型輸水工程中的蝶閥計(jì)算選型工作原理
1、開閥時(shí)，啟動(dòng)油泵電機(jī)組，油泵將壓力油輸入蓄能罐至額定壓力后停止（重錘式開閥時(shí)油泵電機(jī)組直接向接力器供油
    ）。打開旁通閥，管線介質(zhì)通過旁通管路進(jìn)入水輪機(jī)蝸殼漸變段，空氣閥自動(dòng)排氣，待進(jìn)水閥前后壓力差值達(dá)到設(shè)
   定值時(shí)，液壓鎖定油缸電 磁閥動(dòng)作，解 除液壓鎖定裝置。進(jìn)水閥直缸搖擺接力器電磁閥動(dòng)作，壓力油進(jìn)入直缸搖擺
   接力器無桿腔，帶動(dòng)進(jìn)水閥的曲柄、閥軸轉(zhuǎn)動(dòng)，閥門開啟。 全開到位后，關(guān)閉旁通閥。
2、關(guān)閥時(shí)，進(jìn)水閥直缸搖擺接力器電磁閥換向，壓力油進(jìn)入直缸搖擺接力器有桿腔，閥門關(guān)閉，關(guān)閉到位后，液壓鎖定
   油缸電磁閥換向， 液壓鎖定裝置投入。
3、進(jìn)水閥開閥或關(guān)閥的全行程時(shí)間可調(diào)節(jié)液壓回路上的調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)。
　　　　從計(jì)算結(jié)果看，改進(jìn)后的蝶板具有“大流量系數(shù)、小壓力損失”的明顯優(yōu)點(diǎn)。
　　　　更具有工程實(shí)際意義的數(shù)據(jù)是流量系數(shù)和壓力損失系數(shù)，本文的計(jì)算也分別給出了改進(jìn)前后的相關(guān)結(jié)果（見表1）。表1 蝶板改進(jìn)前后的壓力系數(shù)和流量系數(shù)從表1的計(jì)算結(jié)果可以看出，改進(jìn)后蝶板的阻力降低約30%，壓差降低9%，壓力損失系數(shù)降低約9%，而流量系數(shù)則增加了5%。

　　　　3 大型輸水工程中的蝶閥計(jì)算選型經(jīng)濟(jì)性分析
　　　　該蝶閥閥板采用鑄造工藝成型。改進(jìn)后材料費(fèi)增加約5%，加工工藝沒有太大的變化，總的制造成本略有增加。但改進(jìn)后的閥門因具有流線形的兩側(cè)凸臺(tái)，其結(jié)合部位的應(yīng)力集中情況得到很大改善，在大載荷工況下不易發(fā)生破壞，使得閥門故障率明顯降低，壽命則明顯延長(zhǎng)；而且降低了輸水過程中的能量損耗，提高了工作效率。相比較而言，制造成本的增加*可以忽略不計(jì)。與本產(chǎn)品相關(guān)論文禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護(hù)