多功能水泵控制阀在广钢高速线材厂的应用

        主题词：多功能水泵控制阀     应用

        1、供水设备配置情况

        广钢高速线材厂于2000年3月上马，主要生产ф5.5~ф14的盘园，产品单重约1.7吨，年产量25~30万吨。

        广钢高速线材厂生产用水是采用全循环回用的方式，分别有净水闭路循环系统和浊水开路循环系统。设有泵房两座，供水泵10台（供水量：1345m3/h）。另有水处理系统提水泵6台，水泵的配置均为一开一备。

        2、现有供水设备运行情况

        供水泵组为克服带负荷起动所产生的瞬间电机大电流冲击以及在开、停泵时引起的“水锤”冲击，除在操作上禁止带负荷起动外，还设置了电动闸阀和缓闭止回阀，以期确保机组在轻载下启动。

        由于高速线材生产效率及产量较高，相应事故也多，轧制品种更换频繁，生产中的停机调整也相应频繁，浊水泵开、停泵的频率很高。开停泵的时间间隔在10多分钟至几分钟的是常有的事。另外在轧制中水冷箱气动水阀的开停时间间隔为1分多钟，水压波动也十分频繁。这就使得原设计配置在泵后的电动蝶阀和缓闭止回阀的故障多了起来。

        据2002年统计，一年中因电动阀门的故障已达30小时，由于阀门开闭次数过于频繁，以及停泵水锤的作用下，导致损坏的阀门有3个，止回阀失效的有3个，更换电动阀门电机5个，更换电动阀门控制电路仪表2套，使得设计中的一开一备的联动方式无法正常运行。另外在水锤及频繁的管压波动下，管、阀间密封面也发生多次泄漏，高压水管也破裂2次。这些故障严重影响了生产和设备安全，成为正常供水的“顽疾”，供水部门工作十分被动。

        3、设备的损坏型式：

           3.1在设备开停较为频繁的情况下，通常电动阀门的故障表现为：

           A．电触点簧片烧蚀粘连，导致开停泵无法控制

           B．控制电路在频繁开关下易产生电机过流保险丝熔断，电机缺相而造成停机。

          C．阀板电控启闭行程调整困难，容易导致“过力矩”而烧坏电机或损坏阀门。

          D．控制仪表失灵或失效，导致操作控制失败。

          E．阀门内衬橡胶在阀板开停频繁作用下易产生破裂而失效。

          3.2缓闭止回阀的故障则表现为：

          A．压板弹簧断裂导致止回失效。

         B．缓冲贮能（油）室油品泄漏，导致关闭速度快，产生“水锤”冲击破坏。

         4、多功能水泵控制阀的应用

        经考察一些应用厂家的使用情况，我们选用了株洲南方阀门股份有限公司生产“多功能水泵控制阀”，该阀自2002年底投运至今，未发生任何设备故障，也未进行任何维修，效果较我们预期的还要好。

        多功能水泵控制阀是利用阀门前后端进出水的液压差来控制阀的关闭过程。其结构较为简单，主要由阀体、连接管、膜片控制室、主阀板、缓闭阀板、阀杆组件组成。

         该阀具有以下三大特点：

         4.1泵阀联动自动缓开操作程序：

        当水泵启动时，高压水进入阀门进口端，经旁通连接管进入膜片控制室的下腔，上腔的水则经另一条连接管排入阀门出口的低压端，此时上下腔形成一个压差推动膜片向上运动。主阀板及缓闭阀板在进口端及下腔水压作用下缓慢开启。这一过程是完全自动、平稳渐进的。其启动规律符合电机低负荷启动、阀门缓开这一水泵要求，同时其开启时间也可通过连接管上的阀门进行调节。

        4.2 连续、自动二阶段关闭程序

        在停泵暂态过程，流量及压力突然降低，主阀板在重力作用下迅速向下滑落，当流量接近于零时主阀板关闭，此阶段为零流速的速闭过程。这时，由于主阀板上设有泄流孔，水流并没有完全截断，主阀板上下形成了压力差，阀门出口端的水压经旁通连接管进入膜片控制室上腔，而下腔的水经另一条连接管排入阀门低压的进口端，进而推动阀杆及缓闭阀板向下运动，使缓闭阀板压在主阀板泄流孔上直至关闭，此阶段为缓闭过程。由于关闭是两阶段的，因此，对消除停泵水锤十分有效。

        这一速闭和缓闭的过程也是自动、连续渐进的。同样其关闭时间也可通过连接管上的阀门来进行调节。

        4.3 消除水锤和止回作用明显

        我们可从“水锤”峰值公式来看其效果：

        式中：h：水锤峰值

         L：管长

         v：关闭时水的流速

        g：重力加速度

        t：开闭时间

        从公式上看，“水锤”峰值主要取决于开闭时水的流速V和开闭时间t。速闭阶段，V值趋向于零， h值变小。缓闭阶段，t值增大，h值也变小。两阶段关闭时，h值始终很小。

        通常控制水锤的办法有：设置“水锤”吸收器、安装缓闭止回阀、恰当延长闭合时间等。由于新型多功能阀的关闭过程是分为两段式的，且是连续进行的，使得关闭过程来得平稳。因而“水锤”作用大为减轻。又由于其结构简单密封性能好，几乎没易损件，因而十分可靠，完全优于一般的缓闭止回阀。

        5、应用多功能水泵控制阀的效益对比

        一般来讲应用新设备常常考虑的首要因素就是价格，我们认为更重要的是要考虑综合效益，为此我们对应用新型阀门的综合费用作了一个对比。

          我们认为，综合费用应包含以下几个指标：

          A：设备购置费用：元/次

          B：设备维护费用：元/年

          C：设备备件费用：元/年

         现以我厂高压水泵所用的控制阀门费用作个比较，阀门通径为DN 150mm。

         A=电动蝶阀+缓闭止回阀+控制仪表

         =2400元+2000元+1200元=5600元

         B=人工费用+耗材费用

          =30人×60元+200元=2000元

         C=A

         =5600元

         年综合费用=A+B+C=13200元·次/年

         安装应用多功能水泵控制阀费用

         A=10600元

         B=0元/年

          C=0元/年

         年综合费用=A+B+C=10600元·次/年

         原设置阀门费用＞新置多功能水泵控制阀费用

        应该说明上述比较是作为年内的费用比较的。由于多功能水泵控制阀寿命长，基本多年不用维护，工作可靠等特点，长远看其效益更加明显的。

        6   一点体会

        6.1 省事——启动运行与停机均能按操作规程过程要求自动进行，操作人员只需按动开关即可。

        6.2 省心——水锤现象几乎察觉不到，运行切换到停机均十分平稳，密封性能好，止回作用十分有效，没有止回阀常见故障。

        6.3省钱——结构简单，不易损坏，寿命长，基本无维修，不用积压备件。零部件易制作和修复，费用低廉。

         7   结束语

        通过我们考察、对比及实际应用，我们认为多功能水泵控制阀确有以一阀代替三阀的作用，它的先进性表现在以简代繁、省事、省心、省钱，使我们在确保运行安全和繁复的日常维护中解放出来，使得工人从操作到检修维护上变得简单起来了。

        我们认为，多功能水泵控制阀是值得大力推广的先进水力控制阀门，它尤适合于启闭操作频繁的工况下应用。

参考文献：《多功能水泵控制阀》中国给水排水1999年第2期

 作者简介：邹水明（1971-），男，给排水工程师，毕业于哈尔滨建筑大学，现任职于广州钢铁集团设计院，从事给排水设计工作，地址：广州市芳村区白鹤洞，510381