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

              LHS941X電動(dòng)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(xiàng)，現(xiàn)在介紹LHS941X電動(dòng)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(kù)和雙溪口水庫(kù)，通過(guò)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(zhǎng)、壓力高、管材新”的特點(diǎn)。工程設(shè)計(jì)流量4.21m3/s，輸水總長(zhǎng)89.1km，總投資5.84億元。其中輸水干線設(shè)計(jì)流量4.21m3/s，管徑1800mm，總長(zhǎng)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(jì)流量2.34m3/s，管徑1400mm，總長(zhǎng)51.41km，沿途經(jīng)過(guò)7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)至莆田市湄洲灣北岸媽祖對(duì)臺(tái)貿(mào)易城。莆田支線設(shè)計(jì)流量1.26m3/s，管徑1000mm，總長(zhǎng)24.75km，沿途經(jīng)過(guò)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(jiǎn)稱PCCP管），設(shè)計(jì)工作壓力為1.2MPa、1.4MPa、1.6MPa三種，比較國(guó)內(nèi)其他大型調(diào)水工程，工作壓力之高為國(guó)內(nèi)少見。

LHS941X電動(dòng)活塞式調(diào)流閥是借鑒德國(guó)、日本經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)制造及實(shí)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)流體力學(xué)特性而開發(fā)出來(lái)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(guò)改進(jìn)的本系列流量調(diào)節(jié)閥不但適用于清水，對(duì)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(jì)結(jié)構(gòu)和材料選用上解決了多年來(lái)流量調(diào)節(jié)閥易結(jié)垢，卡阻，驅(qū)動(dòng)裝置偏大的難題. 
【LHS941X電動(dòng)活塞式調(diào)流調(diào)壓閥水利樞紐引水應(yīng)用詳細(xì)說(shuō)明】 
LHS941X電動(dòng)活塞式調(diào)流調(diào)壓閥是借鑒德國(guó)、日本經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)制造及實(shí)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)流體力學(xué)特性而開發(fā)出來(lái)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(guò)改進(jìn)的本系列流量調(diào)節(jié)閥不但適用于清水，對(duì)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(jì)結(jié)構(gòu)和材料選用上解決了多年來(lái)流量調(diào)節(jié)閥易結(jié)垢，卡阻，驅(qū)動(dòng)裝置偏大的難題. 
電動(dòng)活塞式調(diào)流調(diào)壓閥技術(shù)描述 
電動(dòng)調(diào)流活塞閥型號(hào)：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(yàn)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(zhǎng)度 DIN3230 
試驗(yàn)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(dòng)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(diǎn)   
 本公司生產(chǎn)的電動(dòng)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(dòng)，因而改變流道面積，以實(shí)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(zhǎng)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(duì)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(dòng)。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(guò)出口壓力變送器的反饋信號(hào)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(wú)任何滲漏。  活塞式控制閥在正常運(yùn)行工況下，無(wú)卡阻和有害振動(dòng)現(xiàn)象，確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行。使用壽命不小于30年?；钊娇刂崎y具有良好的抗阻塞能力。可適用于有泥沙及小顆粒雜質(zhì)的流體?；钊娇刂崎y在大工作壓差和動(dòng)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(dòng)。    
活塞式控制閥驅(qū)動(dòng)方式為電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)具有良好的防水性能，應(yīng)動(dòng)作靈活、 
安全可靠，手動(dòng)操作力矩滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。活塞式控制閥的電動(dòng)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(dòng)電動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置?；钊娇刂崎y的電動(dòng)裝置采用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)， 配置現(xiàn)地操作控制箱。 


活塞式控制閥的傳動(dòng)裝置有以下性能：    
·閥門過(guò)載保護(hù)；   
·閥門行程保護(hù)；    
·手動(dòng)／電動(dòng)切換裝置；    
·閥門開度位置指示裝置； 
·閥門開、關(guān)觸點(diǎn)，觸點(diǎn)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(jì)，對(duì)于流體的流量控制特性具有良好的線性度，即使在第—個(gè)10%行程中仍具有良好的流量控制效果。 
2、抗氣蝕、抗震動(dòng)：充分利用流體動(dòng)力學(xué)原理進(jìn)行流道設(shè)計(jì)，消除汽蝕和震動(dòng)現(xiàn)象對(duì)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(jì)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(huì)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(huì)產(chǎn)生震動(dòng)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(dòng)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(dòng)閥座在密封時(shí)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(jì)，合理的流道分布，使整個(gè)閥門的壓力損失降至影氐有利于節(jié)約整個(gè)管網(wǎng)的動(dòng)力消耗。 
8、操作扭矩?。洪y門中的啟閉件為套閘，其運(yùn)動(dòng)方向與主管流體流動(dòng)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(dòng)裝置成本可大幅降低。 
9、使用壽命長(zhǎng)：閥門中主要密封為金屬對(duì)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(guò)可移動(dòng)的閥瓣與不動(dòng)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(shí)，極易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。流體經(jīng)節(jié)流孔時(shí)，由于流量不變，過(guò)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(shí)，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(shí)，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(guò)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(shí)，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(guò)程稱為“空化”。所有的能量集中在破裂點(diǎn)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(gè)個(gè)粗糙的蜂窩渣孔，這便是氣蝕形成的過(guò)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(shí)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(shí)，為避免產(chǎn)生嚴(yán)重的汽蝕，選擇造價(jià)高的調(diào)壓調(diào)流閥。汽蝕系數(shù)計(jì)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(guò)隧洞與輸水干線相連，設(shè)計(jì)流量4.21m3/s。輸水干線起點(diǎn)設(shè)置閥門的進(jìn)口高程為109.5m，設(shè)計(jì)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(yíng)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(jì)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(dòng)裝置通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)一個(gè)類似活塞狀圓柱體（簡(jiǎn)稱活塞）在閥腔內(nèi)作軸向運(yùn)動(dòng)，改變閥體出口過(guò)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(guò)中間活塞，形成軸對(duì)稱形，無(wú)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(dòng)?；钊秸{(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(dòng)較小。活塞式調(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(hào)，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(diǎn)、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(lái)說(shuō)，設(shè)置在輸水干線起點(diǎn)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(jià)。相應(yīng)自動(dòng)化控制以閥前、閥后壓力表壓力信號(hào)為控制信號(hào)，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(dòng)化控制以流量計(jì)流量為反饋信號(hào)，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(hào)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(hào)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(zhǎng)度為35倍的管道直徑長(zhǎng)度，閥后由于調(diào)壓調(diào)流閥使水流對(duì)撞產(chǎn)生旋流消能后，管道中會(huì)形成很多待爆炸的氣泡，閥后直管段長(zhǎng)度不少于5倍的管道直徑長(zhǎng)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(tái)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(duì)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(tái)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(duì)直管道的長(zhǎng)度要求，一來(lái)可以保證穩(wěn)定的水流，二來(lái)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(tái)閥并聯(lián)設(shè)置，其中一臺(tái)閥備用。確定并聯(lián)的閥臺(tái)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(shí)，閥兩端壓差為0.1MPa，流體密度為1g/cm3時(shí)，每小時(shí)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(shí)不溢流的前提下，使輸水系統(tǒng)出現(xiàn)靜壓時(shí)盡量接近管道的工作壓力，達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。若穩(wěn)壓塔設(shè)置在調(diào)壓調(diào)流閥上游，勢(shì)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(yǔ)

對(duì)于長(zhǎng)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(guò)分析計(jì)算汽蝕系數(shù)，一般都要設(shè)置調(diào)壓調(diào)流閥。隨著越來(lái)越多長(zhǎng)距離調(diào)水工程的建成，調(diào)壓調(diào)流閥的運(yùn)用將越來(lái)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(jì)算，從適用性、性、造價(jià)等方面綜合比較，合理選擇調(diào)壓調(diào)流閥，對(duì)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