水力發(fā)電閥門選型
上海申弘閥門有限公司
之前介紹減壓閥入口壓力小于設(shè)定值，現(xiàn)在介紹水力發(fā)電閥門選型本文對自來水廠站如何正確選擇與應(yīng)用閥門的問題，如殼體材料、涂裝、停泵水錘防護(hù)、水頭損失、壓力試驗(yàn)等進(jìn)行了重點(diǎn)、簡要的描述，達(dá)到提高閥門生產(chǎn)質(zhì)量和用戶科學(xué)運(yùn)行管理的技術(shù)水平。
一．水力發(fā)電閥門選型殼體材料問題
有多種才可以滿足給排水用閥門殼體的使用要求，但是，正確、合理的選擇，苦獲得閥門的使用壽命和的性能。
根據(jù)2004年住建部第218號文件規(guī)定，灰鑄鐵管材、管件“不得用于城鎮(zhèn)供水、燃?xì)獾仁姓艿老到y(tǒng)。門徑>400mm的管材及管件不允許在污水處理廠、排水泵站及市政排水管網(wǎng)中的壓力管線中使用”的要求，城鎮(zhèn)供水用閥門殼體材料排除了灰鑄鐵。球墨鑄鐵和鑄鋼比較，強(qiáng)度相當(dāng)，但耐化學(xué)腐蝕能力前者是后者的兩倍，且適宜在工作溫度一30℃—350℃之間，PN≤4．OMPa的供水閥門使用。球墨鑄鐵所以比鑄鋼耐腐蝕性能強(qiáng)，主要原因是球鐵的含碳量是鑄鋼的10倍，球鐵巾的碳以球狀石墨的形式存在，球狀石墨比片狀石墨化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)很多。
近年來，世界各工業(yè)國家的給排水用閥門殼體材料也都是采用相當(dāng)QT400—15或QT450——10的材料，目前我國對殼體材料用球墨鑄鐵認(rèn)識已經(jīng)普及了，各牌號球鐵抗拉強(qiáng)度基本達(dá)到，但球化率不穩(wěn)定．參差不齊，一些廠家的球化率低于80％，特別延伸率不達(dá)標(biāo)，我們選擇閥門生產(chǎn)廠家時(shí)，應(yīng)要求提供金相和村料延伸率數(shù)據(jù)，必要時(shí)應(yīng)抽查。
二、 涂裝問題
目前我們大部分閥門生產(chǎn)廠家沒有自己符合標(biāo)準(zhǔn)的涂裝生產(chǎn)線，大多是外協(xié)加工，由于驗(yàn)收、檢驗(yàn)項(xiàng)目不標(biāo)準(zhǔn)、不全面，涂裝前金屬表面未*除銹，漆膜很快脫落，造成殼體銹蝕。
我們的要求是：
1．涂裝前鑄件表面必須經(jīng)拋丸（噴砂）處理，去除氧化皮、污垢，表面粗糙度達(dá)到Sa21/2級，6小時(shí)涂裝。
2．一般工件加熱240℃，固化溫度220℃，進(jìn)行無毒環(huán)氧樹脂粉末靜電噴涂，內(nèi)表面涂層厚度250um(直埋的300um)，外表面棱角處不低于150um。
3．檢測項(xiàng)目包括：厚度、附著力、硬度、絕緣性、抗沖擊性等5項(xiàng)，在工廠應(yīng)按一定抽取比例檢測，驗(yàn)收時(shí)可抽取樣品檢測。。
三．水頭損失問題
我國是能源短缺且浪費(fèi)嚴(yán)重的圉家，生產(chǎn)同樣產(chǎn)品耗電量是世界平均水平的4倍，我國有城市自來水凈化水廠約4000座，還在不斷更新、擴(kuò)建、新建，管網(wǎng)長度近40萬Km，裝有閥門約80萬臺，在自來水廠，泵閥是用電大戶。節(jié)能減排作為國策，我們各行各業(yè)都應(yīng)有清醒的認(rèn)識，認(rèn)真負(fù)責(zé)從本行業(yè)做起，閥門的用量很大，節(jié)能問題突出，至今尚未得到充分重視，生產(chǎn)閥門和選用閥門，要把水頭損失大小作為評價(jià)閥門質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。
1．舉例：DN600的閥門，對應(yīng)水泵流量Q=2500m3／h，閥門水頭損失每增加lm，即水泵揚(yáng)程對應(yīng)要提升1m，如果全年運(yùn)行365天，即8760h．水泵效率η1=0.8，電機(jī)效牢η2=0.9，聯(lián)軸器效率η3=0.95.
那么1年的耗電量F，如下式計(jì)算：
H=rQH/η (kgf• m/s)=rQH／102η(kW)
則開工率99%時(shí)：
F=(rQH×365×24)／(10η1η2η3)(kwh／a)
式中：N一一水泵軸功率kw
η一一水泵機(jī)組總效?摹
F一一年耗電量kwh／a
r一一水的容量1000kg/m3
Q一一水泵或閥門流量m3/s
(2500/3600=0.7m3/s)
H一一水泵揚(yáng)程m
η1一一水泵效率0.8
η2一一電機(jī)效率0.9
η3一一聯(lián)軸器效率0.95
于是：
F=(rQH×365×24)／(102η1η2η3)(kWh／a)
=(1000×0.7×1×365×24)／(102×0.8×0.9×
0.95)≈87900(kWh／a)
即全年用電87900度，由此可見，全國所用閥門數(shù)十萬臺，如不重視水頭損失問題，將嚴(yán)重浪費(fèi)能源。
2.具備同樣性能的閥門，可有不同的結(jié)構(gòu)型式，我們在選用時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用水頭損失小的閥門種類，閥門水義損失大小，和不同閥門的水頭損失系數(shù)ζ有關(guān)，其大小取決于閥門公稱尺寸、結(jié)構(gòu)以及內(nèi)腔形狀等等，內(nèi)腔在介質(zhì)流程中，每步結(jié)構(gòu)形狀都可看作是一個產(chǎn)生阻力的元件系統(tǒng)(如介質(zhì)流動轉(zhuǎn)彎、孔口、擴(kuò)大、縮小、再轉(zhuǎn)彎)，所以整個閥門的水頭損失，是各元什水頭損失的總和，各元件的水頭損失系數(shù)在手冊中可以查到。閥門的水頭損失系數(shù)亦稱流阻系數(shù)。計(jì)算方法如下：
△h =ζv2=／2g(m)
式中：△h—閥門水火損失m
ζ—閥門水頭損失系數(shù)
v—過閥流速m／s
g—重力加速度m／s2
3．各類閥門水頭損失比較表(略)
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,水減壓閥從表中不難看出，水力控制閥的水頭損失，在上述各類中閥門中是大的，應(yīng)滇慎重選用，除非必須選用時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用水頭損失相對較小的閥門。
用水力掙制閥主閥設(shè)計(jì)的多功能水泵控制閥(水力控制閥)的水頭損失系數(shù)值ζ，從表中查出Y型為1.4= 2.5，⊥型的為4.3-6.1，目前使用較為廣泛，從長遠(yuǎn)講不宣使用。
對生產(chǎn)廠家來說，一種主閥，配置不同的先導(dǎo)閥和接管系統(tǒng)，可產(chǎn)生20多種功能的閥門，很方便，這主要是對閥門生產(chǎn)企業(yè)方便有利。
減壓閥和調(diào)流調(diào)壓閥是用結(jié)構(gòu)的水頭損失調(diào)流調(diào)壓的，因此水頭損失△h不在比較之列，但全開時(shí)也應(yīng)盡量減小。
四．停泵水錘防護(hù)問題1．定義：停泵水錘是指水泵裝置因突然停電等原因，導(dǎo)致非正常停泵，在其管道系統(tǒng)中，因流速劇烈變化而引起一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現(xiàn)象，稱為水錘現(xiàn)象。
2.特點(diǎn)：先發(fā)生低壓后發(fā)生高壓，停電后由水泵、電動機(jī)旋轉(zhuǎn)部分有一點(diǎn)的轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)速在不斷降低，然后因重力和水力阻力的作用使其流速逐漸降為零，再其后在重力水頭的作用下，管道中的水柱又開始向水泵方向倒流，速度由零逐漸加大。倒流水柱沖擊普通止回閥時(shí)，止回閥迅速關(guān)閉，產(chǎn)生極大的水錘壓力，我們必須進(jìn)行防護(hù)，不然會在泵房爆管，水淹泵房造成次生災(zāi)害。3防護(hù)措施
1)有條件時(shí)取消水泵出口止回閥
2) 試制調(diào)壓塔（宜在地形有利時(shí)）
3) 安裝水錘消除器
4)安裝爆破膜
5)設(shè)置水錘吸納器
6)用水泵控制閥替代普通止回閥，分用緩閉、速閉加緩閉、速閉等原理。閥門的結(jié)構(gòu)型式多種多樣，如：有用水力控制閥組裝的緩閉或速閉加緩閉閥，有緩閉蝶形止回閥，導(dǎo)流式速閉止回閥，有速閉加緩閉偏心半球閥、球閥，有速閉加緩閉ROTO閥等等。
4．緩閉和速閉閥原理
1)緩閉是山于當(dāng)高壓水錘波返同時(shí)閥門未關(guān)閉，其能量通過水泵同流泄出。
2)速閉不是指一般所謂速閉．是指當(dāng)管道中水的流速降為零或接近零時(shí)，閥門速閉，從公式△h=av/2g看出，v≈0時(shí)，水錘增壓值△h極小。
5.閥門的類型選擇
1）在功能可靠的前提下，注重水頭損失，這類閥的水頭損失差別很大。
2）速閉閥不能防護(hù)負(fù)壓水錘。
3）非正常停泵條件下，壓力升值不超過0.33倍水泵大工作壓力，水泵反轉(zhuǎn)不超過正轉(zhuǎn)的1.3倍。
五、壓力試驗(yàn)問題(略)
性能特點(diǎn)
本系列閥門，智能化程度高、功能齊全、性能穩(wěn)定可靠，且流阻系數(shù)極小，全開時(shí)的流阻系數(shù)與管道相等。我公司并可根據(jù)用戶的特殊要求單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)，多方位滿足用戶對該類產(chǎn)品的需要。
1、電氣控制系統(tǒng)采用PLC智能控制，使電氣線路大大簡化，具有較強(qiáng)的故障自我診斷功能。水電站進(jìn)水球閥可本地，遠(yuǎn)程控制，受中控室及與水輪機(jī)聯(lián)動控制，自動化程度高，安全可靠，實(shí)現(xiàn)電站“少人值班和無人職守”的管理理念；
2、液控系統(tǒng)采用重錘或蓄能器儲能，當(dāng)水電站停電無電源時(shí)，重錘或蓄能器釋能，可實(shí)現(xiàn)緊急動水關(guān)閉球閥，為機(jī)組安全運(yùn)行提供足夠的安全保證；
3、適用水頭范圍廣，高可達(dá)到1000米水頭；
4、流體阻力小，球閥是所有閥類中流體阻力小的一種，即使是縮徑球閥，其流體阻力也相當(dāng)小。
5、開關(guān)迅速、方便，只要閥桿轉(zhuǎn)動90°，球閥就完成了全開或全關(guān)動作，很容易實(shí)現(xiàn)快速啟閉。
6、密封性能好。球閥采用雙密封設(shè)計(jì)，即上游設(shè)置有“檢修密封”，下游側(cè)設(shè) 置有“工作密封”，易于保證密封，而且球閥的密封力隨著介
質(zhì)壓力的增加而增大，漏水量很小。
7、閥桿密封可靠。球閥啟閉時(shí)閥桿只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，因此閥桿的填料密封不易被破壞，而且閥桿倒密封的密封力隨著介質(zhì)壓力的增加而增大。
四、 運(yùn)行程序及工作原理
1、運(yùn)行程序開閥：開啟旁通閥→壓差平衡→開啟主閥→關(guān)閉旁通閥關(guān)閥：開啟旁通閥→關(guān)閉主閥→關(guān)閉旁通閥
2、工作原理
（1）開閥時(shí)，油泵電機(jī)啟動，油泵將壓力油輸入蓄能器至液壓系統(tǒng)額定壓力后停止。開啟旁通閥，介質(zhì)通過旁通管路流向水輪機(jī)蝸殼，排氣閥排氣，待閥門前后 壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，進(jìn)水液控球閥的開閥油缸動作，開啟進(jìn)水液控球閥。進(jìn)水液控球閥全開后，關(guān)閉旁通閥。
（2）關(guān)閥時(shí)，開啟旁通閥，導(dǎo)通旁通管路。進(jìn)水液控球閥的關(guān)閥油缸動作，關(guān)閉進(jìn)水液控球閥。水電站進(jìn)水球閥待液控球閥全關(guān)后，關(guān)閉旁通閥。
（3）在開關(guān)閥過程中，運(yùn)行程序已由聯(lián)動信號控制，進(jìn)水液控球閥開關(guān)的程時(shí)間可調(diào)節(jié)液壓回路上的調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)。
（4）當(dāng)液壓系統(tǒng)在長時(shí)間的工作狀態(tài)下，由于內(nèi)部液壓回路元件有微量泄漏使蓄能器內(nèi)的油壓降至額定下限值時(shí)，壓力控制器動作啟動油泵電機(jī)補(bǔ)足壓力。
六．閥門儲存等其它問題(略)與本產(chǎn)品相關(guān)論文：水輪機(jī)減壓閥
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