LHS941X電動活塞式調流調壓閥水利樞紐引水應用

              LHS941X電動活塞式調流調壓閥水利樞紐引水應用

                    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，現在介紹LHS941X電動活塞式調流調壓閥水利樞紐引水應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和雙溪口水庫，通過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、壓力高、管材新”的特點。工程設計流量4.21m3/s，輸水總長89.1km，總投資5.84億元。其中輸水干線設計流量4.21m3/s，管徑1800mm，總長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。媽祖支線設計流量2.34m3/s，管徑1400mm，總長51.41km，沿途經過7個鄉鎮至莆田市湄洲灣北岸媽祖對臺貿易城。莆田支線設計流量1.26m3/s，管徑1000mm，總長24.75km，沿途經過華亭鎮至新度工業園區。工程為重力流輸水，管材主要采用新興管材預應力鋼筒混凝土管（簡稱PCCP管），設計工作壓力為1.2MPa、1.4MPa、1.6MPa三種，比較國內其他大型調水工程，工作壓力之高為國內少見。

LHS941X電動活塞式調流閥是借鑒德國、日本經驗，總結國內設計制造及實用經驗的基礎上，根據流體力學特性而開發出來的調速調壓型閥門。已經在電站、引水、供水等領域得到了廣泛的應用。經過改進的本系列流量調節閥不但適用于清水，對于天然江河湖泊水、輕度污水具有良好的耐受能力。從設計結構和材料選用上解決了多年來流量調節閥易結垢，卡阻，驅動裝置偏大的難題. 
【LHS941X電動活塞式調流調壓閥水利樞紐引水應用詳細說明】 
LHS941X電動活塞式調流調壓閥是借鑒德國、日本經驗，總結國內設計制造及實用經驗的基礎上，根據流體力學特性而開發出來的調速調壓型閥門。已經在電站、引水、供水等領域得到了廣泛的應用。經過改進的本系列流量調節閥不但適用于清水，對于天然江河湖泊水、輕度污水具有良好的耐受能力。從設計結構和材料選用上解決了多年來流量調節閥易結垢，卡阻，驅動裝置偏大的難題. 
電動活塞式調流調壓閥技術描述 
電動調流活塞閥型號：LHS941X 
技術性能表 
        公稱通徑 DN350-700 mm 
        公稱壓力 1.0 0.6 Mpa 
        試驗壓力 密封 1.1 0.66 
        殼體 1.5 0.9 
        適用溫度 0～+80 ℃ 、 
        適用介質 水、飲用水、污水 
3、執行標準 
法蘭壓力 DIN2501  
法蘭連接 DIN2532 
閥體長度 DIN3230 
試驗壓力 DIN3230 
4、主要零部件材質 
閥體 球墨鑄鐵 
活塞 奧氏體不銹鋼1.4301 
活塞驅動曲柄軸 不銹鋼2Cr13 
軸承 青銅 
密封圈 NBR 
連接螺栓 不銹鋼1Cr13 


5、產品特點   
 本公司生產的電動活塞式調流調壓閥為活塞式結構，活塞式控制閥調節機構應為曲柄滑塊機構,關閉件滑塊為圓筒或錐形的活塞。可在閥體內圓筒里由導軌引導沿管路中心作軸向運動，因而改變流道面積，以實現調節流量及減壓功能。與管道的連接形式為法蘭聯接，法蘭連接尺寸、結構長度符合相應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稱流道，流體在閥體內能被很好地無紊流引導，能顯著降低閥門的噪聲和振動。保證閥門在高壓差下也具有良好的抗氣蝕特性，其允許氣蝕系數應不大于0.4。  
活塞式控制閥具有優良的線性調節性能，以便控制系統通過出口壓力變送器的反饋信號調控閥門，保持出水壓力的恒定。  
活塞式控制閥具有可靠的密封性能，在調節閥處于全關狀態下，保證無任何滲漏。  活塞式控制閥在正常運行工況下，無卡阻和有害振動現象，確保設備安全可靠運行。使用壽命不小于30年。活塞式控制閥具有良好的抗阻塞能力。可適用于有泥沙及小顆粒雜質的流體。活塞式控制閥在大工作壓差和動水啟閉運行工況下，保證整體抗推力安全可靠，不發生有害的振動。    
活塞式控制閥驅動方式為電機驅動。電機驅動裝置應具有良好的防水性能，應動作靈活、 
安全可靠，手動操作力矩滿足國家標準。活塞式控制閥的電動裝置包括電機、減速蝸輪、機械限位調節機構、力矩控制機構、行程控制機構、開度指示機構和手動電動轉換裝置。活塞式控制閥的電動裝置采用機電一體化設計， 配置現地操作控制箱。 


活塞式控制閥的傳動裝置有以下性能：    
·閥門過載保護；   
·閥門行程保護；    
·手動／電動切換裝置；    
·閥門開度位置指示裝置； 
·閥門開、關觸點，觸點接線的引出應滿足就地及遠方控制室的要求。  
1、線性度好：由于閥體內部采用特殊結構設計，對于流體的流量控制特性具有良好的線性度，即使在第—個10%行程中仍具有良好的流量控制效果。 
2、抗氣蝕、抗震動：充分利用流體動力學原理進行流道設計，消除汽蝕和震動現象對管網的損傷，大大提高閥門和管道的使用壽命。 
3、工作可靠：合理設計的流道和密封型式，使該閥可以適用于含有泥沙等小顆粒雜質的流體，不會因雜物造成關閉不嚴而導致泄漏或控制失效。 
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，而且不會產生震動和氣蝕現象，有效保證閥門的使用壽命。 
5、選材精良：閥門的關鍵部位如閥座、擋塊、導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．浮動閥座在密封時閥座產生自定心效果，使密封更可靠。 
7、流體阻力小：該閥的結構設計，合理的流道分布，使整個閥門的壓力損失降至影氐有利于節約整個管網的動力消耗。 
8、操作扭矩小：閥門中的啟閉件為套閘，其運動方向與主管流體流動方向一致，而且有效受力面積小，因此啟閉閥門所需的操力矩也很小，驅動裝置成本可大幅降低。 
9、使用壽命長：閥門中主要密封為金屬對屬，密封可靠，抗流體沖蝕力強，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調壓調流閥配置汽蝕的直接原因是管道流體因阻力的突變產生了閃蒸及空化。閥門調壓調流通過可移動的閥瓣與不動的閥座間形成的節流窗口大小改變阻力特性。當阻力突變時，極易產生汽蝕現象。流體經節流孔時，由于流量不變，過水斷面變小，致使流速突然增加。根據流體能量守恒定律，流速增加，靜壓力驟然下降，節流孔處的壓力降到流體的飽和蒸汽壓時，部分液體汽化為氣體，氣泡在流束中形成。當出口壓力仍低于飽和蒸汽壓時，氣泡將保持在閥后，形成氣液兩相共存的現象，即“閃蒸”。產生閃蒸后，流體節流孔后隨著過水斷面的增大，流速相應減小，閥后壓力急驟上升。當閥后壓力恢復到高于液體飽和蒸汽壓時，壓力壓縮閃蒸產生的氣泡由圓形變為橢圓形，隨后達到臨界尺寸的氣泡上游表面開始變平，然后突然爆裂，此過程稱為“空化”。所有的能量集中在破裂點上，產生巨大的沖擊力，沖撞在閥瓣、閥座和閥體上，使其表面產生塑性變形，形成一個個粗糙的蜂窩渣孔，這便是氣蝕形成的過程。調壓調流一般先考慮設置普通閥門，大口徑管道一般選擇蝶閥。

    根據實際工況分析汽蝕系數δ不大于蝶閥的允許汽蝕系數δh時，為避免產生嚴重的汽蝕，選擇造價高的調壓調流閥。汽蝕系數計算公式如下：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，δh=2.5。如果δ＞2.5，選擇蝶閥調壓調流；如果δ≤2.5，選擇調壓調流閥。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，通過隧洞與輸水干線相連，設計流量4.21m3/s。輸水干線起點設置閥門的進口高程為109.5m，設計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閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥由計算公式可知，H2=128.2－109.5=18.7m，ΔP=30-60m，δ=（H2+10）/ΔP=0.48-0.96＜2.5，所以選擇調壓調流閥，以免產生嚴重汽蝕。其工作原理如下：閥門驅動裝置通過曲柄連桿機構，帶動一個類似活塞狀圓柱體（簡稱活塞）在閥腔內作軸向運動，改變閥體出口過流面積，調節壓力和流量，活塞行程與管內水流方向一致，如圖1所示。圖1活塞式調壓調流閥剖面示意圖水流進入閥內，繞過中間活塞，形成軸對稱形，無論活塞處于何位置，閥腔內橫斷面上水流均為環狀，在出口處向軸心收縮，達到防汽蝕的作用，并有效避免汽蝕和震動。活塞式調壓調流閥具有高流通能力，開啟度與流量成接近線性關系，汽蝕、震動較小。活塞式調壓調流閥出口調節型部件有E、S、F、LH或SZ四種型號，輸水管道上用于控流、調壓的有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、兩支線出口處設置了活塞式調壓調流閥，將壓力控制在安全范圍之內，保證流量恒定。一般來說，設置在輸水干線起點的調壓調流閥主要起調壓作用，穩定管道工作壓力，保證管道安全，穩壓塔不溢流，降低工程造價。相應自動化控制以閥前、閥后壓力表壓力信號為控制信號，調整閥的開啟度。出水口設置調壓調流閥主要起調流作用，滿足不同工況下流量始終恒定的要求。相應自動化控制以流量計流量為反饋信號，調整閥的開啟度。



3設置調壓調流閥的技術要求

（1）管道要求。

調壓調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傳送到控制室，由控制室根據需要進行控制。要得到穩定的信號就要求閥前和閥后的水流要穩定，一般要求閥前直管段長度為35倍的管道直徑長度，閥后由于調壓調流閥使水流對撞產生旋流消能后，管道中會形成很多待爆炸的氣泡，閥后直管段長度不少于5倍的管道直徑長度。

（2）檢修。

調壓調流閥結構復雜，出流孔小，重量很重，如DN1800的調壓調流閥一臺重達28t，管道水中的雜物如樹枝、塑料等一旦進入閥體，很容易堵塞閥腔和出流孔，需要設置進人孔對調壓調流閥進行一般的檢修，清除雜物，解決拆除調壓調流閥后才能檢修的問題。為能進人檢修，需要在閥前和閥后各設置1臺蝶閥（進人孔設置在蝶閥與調壓調流閥之間），以切斷上下游管道中水。蝶閥與調壓調流閥的距離要求要符合閥前和閥后對直管道的長度要求，一來可以保證穩定的水流，二來可以避免汽蝕蝶閥。

（3）設置方式。

調壓調流閥設置方式類似于泵組設置，可以是幾臺閥并聯設置，其中一臺閥備用。確定并聯的閥臺數和選型，流通能力Cv是主要參數之一。調節閥流通能力定義為：當調節閥全開時，閥兩端壓差為0.1MPa，流體密度為1g/cm3時，每小時流經調節閥的流量數，也稱流量系數。

（4）與穩壓塔位置關系。穩壓塔的設置是為了保證在各種運行工況時不溢流的前提下，使輸水系統出現靜壓時盡量接近管道的工作壓力，達到降低工程造價的目的。若穩壓塔設置在調壓調流閥上游，勢必要求穩壓塔高度高于工程進水口的水位，一般將造成穩壓塔高度較高，增加工程投資，且運行不方便，所以調壓調流閥設置在穩壓塔上游。

4結語

對于長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，通過分析計算汽蝕系數，一般都要設置調壓調流閥。隨著越來越多長距離調水工程的建成，調壓調流閥的運用將越來越廣泛。根據各種工程工況要求，從特性、流通能力、汽蝕系數等技術參數分析計算，從適用性、性、造價等方面綜合比較，合理選擇調壓調流閥，對確保輸水管道安全、穩定、運行具有重要意義。與本產品相關論文：減壓閥裂紋檢修