試論多功能水泵控制閥在水廠的應用

凌沈晶

摘 要：多功能水泵控制閥在解決水廠泵站的安全問題上作出了較大的貢獻，不僅能解決漏水等問題，還能帶來更高的經濟效益。從多功能水泵控制閥的結構、基本功能和工作原理上對其進行了簡單介紹，并從實際案例出發，對其應用情況進行了分析，總結了多功能水泵控制閥的特點。

關鍵詞：多功能水泵；控制閥；水廠；直流式閥體

中圖分類號：TU991 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.138

多功能水泵控制閥是一種聚集了多種功能的新型水力控制閥，這種控制閥不僅實現了對水泵的多功能控制，還有效地減少了人力、物力的消耗，提高了工作效率，保障了管路的安全。目前，多功能水泵控制閥已在多個水廠得到了廣泛應用，高層建筑的水系統或水泵出口管路具有較高的安全性和可靠性，實現了自動化簡約管理，為工廠企業創造了更高的經濟效益。

1 多功能水泵控制閥

1.1 多功能水泵控制閥的結構

多功能水泵控制閥采用直流式閥體，主要由主閥、調節閥和接管系統構成。主閥的控制室優化了傳統的水力控制閥，采用雙控制室結構，加強了總體的控制功能。主閥包括主閥板、閥體、主閥板座、緩閉閥板、閥桿、膜片座和膜片壓板等裝置，調節閥包括進水調節閥、過濾器和出水調節閥等裝置，如圖1所示。

圖1 多功能水泵控制閥結構示意圖

1.2 多功能水泵控制閥的基本功能

多功能水泵控制閥的功能閥件主要有閘閥、逆止閥和水錘消除器，這3個閥件在水泵運行中分別發揮著不同的作用，共同實現了對水泵出口的一次性多功能調節，簡化了操作和管理步驟，也提高了運行的安全性和穩定性。

1.2.1 閘閥

閘閥的一般狀態為關閉，會隨著水泵系統的運行而逐漸打開，同時，隨著水泵的停機而逐漸關閉。在水泵運行過程中，水錘效應產生的強壓可能會對管道系統造成較大的破壞，加深水泵裝置的磨損度，增加運行操作時的危險系數，進而縮短使用壽命。閘閥在開啟時速度較緩，水泵停機時會迅速啟動關閉指令，但到達一定程度后會緩慢關閉，這種控制功能減小了水流迅速停止對管道和閥門的沖擊力。同時，閘閥也有效降低了水泵啟動時的電機負荷。軸功率一般設計為30%，最小軸功率出現在水泵零流量時。當水泵裝置進行常規檢修時，閘閥可有效規避壓水管水回流的現象，從而為檢修工作創造安全、可靠的環境。

1.2.2 逆止閥

在水泵運行的過程中，如果突然出現斷電的狀況，則一般會形成水倒流的現象。為了防止嚴重的安全事故發生，需要進行必要的應急處理，而逆止閥即是實現這一功能的主要裝置。斷電現象一旦發生，逆止閥會立即啟動，閥門的突然關閉容易導致水錘效應出現，如果水壓過大、管道承壓不足，則易引發

管道劈裂等安全事故。

1.2.3 水錘消除器

水泵運行時最大的危險因素即出現水錘效應，閘閥的緩慢啟動和關閉功能可在阻止流體流動的情況下進行有效控制，然而，未對水流進行阻止時，可通過水錘消除器對水錘效應進行控制，對水外錘和浪涌引起的不規則水擊波震蕩等流體在傳輸過程中容易發生的現象進行防范，有效消除這類現象產生的沖擊力和破壞力。

1.3 多功能水泵控制閥的工作原理

多功能水泵控制閥主要有水泵啟動前、水泵啟動后和水泵停機三種主要工作狀態。在水泵啟動前，閘閥處于關閉狀態，主閥板承受了閥門出口端的壓力，進口段的壓力水會直接與膜片控制器的上腔相通；水泵啟動后，水流通過與膜片控制器上腔相通的管道緩慢進入膜片控制器下腔，并保持一定的低壓環境，從而實現對控制閥開啟速度的控制。主閥板會在開啟的過程中逐漸上升，但當水泵停機時，主閥板因進口端壓力的驟減而開始下滑，并在零流量狀態下關閉。此時，出口端膜片控制器下腔的水流會通過連接管進入上腔，同時，下腔水也從進口端的連接管回到進口端，從而實現控制閥的緩慢關閉。

2 多功能水泵控制閥應用實例分析

2.1 水廠概況

余杭區仁和獐山水廠于2000年正式投產運行，取水泵房內有6臺高壓水泵，型號為KQNS/J700-M19/621，轉速為990 r/min的額定轉速，流量為4 800.0 m3/h，揚程為47.0 m。未使用多功能控制閥期間，多次出現止回閥漏水、閥門松口等安全事故隱患。仁和水廠于2012年建成，在工況類似的情況下采用JD745X—10型多功能水泵控制閥代替了原有的止回閥和電動蝶閥。建成后3年內未發生漏水或管道破裂等安全事故，實際運行過程中具有4 700.0 m3/h的流量，42.0 m的揚程。水泵停止運行時的最大壓力低于1.5倍的工作壓力，最大反轉速度低于1.2倍的額定轉速。

2.2 多功能水泵控制閥的安裝

多功能水泵控制閥在安裝時應拆除原有的止回閥和水錘消除器，保留蝶閥。安裝位置低于水泵的中心線位置，以便在閥門關閉時具有更慢的反轉速度，從而對水泵系統起到一定的保護作用。出口端的蝶閥主要用于檢修時防止水倒流，在安裝時可反向安裝，即保證蝶閥的水流方向箭頭指向水泵。具體的安裝結構如圖2所示。

圖2 水泵出水端多功能水泵控制閥安裝示意圖

2.3 多功能水泵控制閥的調試和運行

在調試運行時，應先保證蝶閥處于全開狀態，由管道連接裝置上的球閥控制多功能水泵控制閥的開閉速度。3臺多功能水泵控制閥的運行數據如表1所示。

表1 仁和水廠運行3年的實際數據

開、關

次數/次 自動開

啟時間/s 自動關

閉時間/s 壓力差/MPa

多功能水泵控制閥1 2 187 25 10 0.01

多功能水泵控制閥2 1 128 35 10 0.015

多功能水泵控制閥3 513 30 10 0.015

2.4 多功能水泵控制閥的運行數據分析

在3年的運行時間中，控制閥累計開、閉次數達3 828次，期間未出現安全事故。由此可見，該控制閥具有一定的安全性和穩定性?？刂崎y的自動啟動時間平均為30 s，在水泵系統啟動前，泵口的壓力較大，待開啟穩定后，泵口壓力逐漸下降，前、后壓差為0.01～0.02 MPa。因此，在水泵開、閉的過程中，安裝多功能水泵控制閥后比原有裝置的損失阻力更小。

3 多功能水泵控制閥的優勢分析

3.1 具有節能優勢

安裝多功能水泵控制閥后的水頭損失更小，可提高泵站的運行效率。對比仁和獐山水廠改造前后，流量減少了100.0 m3/h，揚程降低了5.0 m，泵的效率提升約了0.3%，實際年平均節電可達約10 000 kW·h。因此，在消耗更低的電能的情況下，能達到更高的供水量，具有節能優勢，可在更短的時間內收回成本。

3.2 更易控制

多功能水泵控制閥可實現一個控制閥對多個功能的控制，在實際運用中，不需要進行多次手動操作，具有自動化處理功能，可在水泵系統的開、閉過程中，利用閥門啟動前、后的水壓差進行動力控制，節省了大量的費用，也降低了安全事故的發生率。

3.3 延長了使用壽命

該廠在改造投產后的3年內未發生任何安全事故，水泵系統的各處裝置具有較低的磨損率，降低了檢修費用，延長了各裝置的使用壽命。

4 結束語

本文基于水泵系統的運行狀態對各部件的工作原理進行了分析，并對運行參數進行了研究。研究發現，多功能水泵控制閥具有節能、易操作和使用壽命長的優勢。

參考文獻

[1]李杰，李文英.多功能水泵控制閥動態性能的數值模擬研究[J].煤礦機電，2010，9（2）：22-24.

[2]馮德華.多功能水泵控制閥在循環水泵站中的應用[J].節能，2013，32（10）：64-65.

〔編輯：張思楠〕