多功能水泵控制閥在廣鋼高速線材廠的應用

        主題詞：多功能水泵控制閥     應用

        1、供水設(shè)備配置情況

        廣鋼高速線材廠于2000年3月上馬，主要生產(chǎn)ф5.5~ф14的盤園，產(chǎn)品單重約1.7噸，年產(chǎn)量25~30萬噸。

        廣鋼高速線材廠生產(chǎn)用水是采用全循環(huán)回用的方式，分別有凈水閉路循環(huán)系統(tǒng)和濁水開路循環(huán)系統(tǒng)。設(shè)有泵房兩座，供水泵10臺（供水量：1345m3/h）。另有水處理系統(tǒng)提水泵6臺，水泵的配置均為一開一備。

        2、現(xiàn)有供水設(shè)備運行情況

        供水泵組為克服帶負荷起動所產(chǎn)生的瞬間電機大電流沖擊以及在開、停泵時引起的“水錘”沖擊，除在操作上禁止帶負荷起動外，還設(shè)置了電動閘閥和緩閉止回閥，以期確保機組在輕載下啟動。

        由于高速線材生產(chǎn)效率及產(chǎn)量較高，相應事故也多，軋制品種更換頻繁，生產(chǎn)中的停機調(diào)整也相應頻繁，濁水泵開、停泵的頻率很高。開停泵的時間間隔在10多分鐘至幾分鐘的是常有的事。另外在軋制中水冷箱氣動水閥的開停時間間隔為1分多鐘，水壓波動也十分頻繁。這就使得原設(shè)計配置在泵后的電動蝶閥和緩閉止回閥的故障多了起來。

        據(jù)2002年統(tǒng)計，一年中因電動閥門的故障已達30小時，由于閥門開閉次數(shù)過于頻繁，以及停泵水錘的作用下，導致?lián)p壞的閥門有3個，止回閥失效的有3個，更換電動閥門電機5個，更換電動閥門控制電路儀表2套，使得設(shè)計中的一開一備的聯(lián)動方式無法正常運行。另外在水錘及頻繁的管壓波動下，管、閥間密封面也發(fā)生多次泄漏，高壓水管也破裂2次。這些故障嚴重影響了生產(chǎn)和設(shè)備安全，成為正常供水的“頑疾”，供水部門工作十分被動。

        3、設(shè)備的損壞型式：

           3.1在設(shè)備開停較為頻繁的情況下，通常電動閥門的故障表現(xiàn)為：

           A．電觸點簧片燒蝕粘連，導致開停泵無法控制

           B．控制電路在頻繁開關(guān)下易產(chǎn)生電機過流保險絲熔斷，電機缺相而造成停機。

          C．閥板電控啟閉行程調(diào)整困難，容易導致“過力矩”而燒壞電機或損壞閥門。

          D．控制儀表失靈或失效，導致操作控制失敗。

          E．閥門內(nèi)襯橡膠在閥板開停頻繁作用下易產(chǎn)生破裂而失效。

          3.2緩閉止回閥的故障則表現(xiàn)為：

          A．壓板彈簧斷裂導致止回失效。

         B．緩沖貯能（油）室油品泄漏，導致關(guān)閉速度快，產(chǎn)生“水錘”沖擊破壞。

         4、多功能水泵控制閥的應用

        經(jīng)考察一些應用廠家的使用情況，我們選用了株洲南方閥門股份有限公司生產(chǎn)“多功能水泵控制閥”，該閥自2002年底投運至今，未發(fā)生任何設(shè)備故障，也未進行任何維修，效果較我們預期的還要好。

        多功能水泵控制閥是利用閥門前后端進出水的液壓差來控制閥的關(guān)閉過程。其結(jié)構(gòu)較為簡單，主要由閥體、連接管、膜片控制室、主閥板、緩閉閥板、閥桿組件組成。

         該閥具有以下三大特點：

         4.1泵閥聯(lián)動自動緩開操作程序：

        當水泵啟動時，高壓水進入閥門進口端，經(jīng)旁通連接管進入膜片控制室的下腔，上腔的水則經(jīng)另一條連接管排入閥門出口的低壓端，此時上下腔形成一個壓差推動膜片向上運動。主閥板及緩閉閥板在進口端及下腔水壓作用下緩慢開啟。這一過程是完全自動、平穩(wěn)漸進的。其啟動規(guī)律符合電機低負荷啟動、閥門緩開這一水泵要求，同時其開啟時間也可通過連接管上的閥門進行調(diào)節(jié)。

        4.2 連續(xù)、自動二階段關(guān)閉程序

        在停泵暫態(tài)過程，流量及壓力突然降低，主閥板在重力作用下迅速向下滑落，當流量接近于零時主閥板關(guān)閉，此階段為零流速的速閉過程。這時，由于主閥板上設(shè)有泄流孔，水流并沒有完全截斷，主閥板上下形成了壓力差，閥門出口端的水壓經(jīng)旁通連接管進入膜片控制室上腔，而下腔的水經(jīng)另一條連接管排入閥門低壓的進口端，進而推動閥桿及緩閉閥板向下運動，使緩閉閥板壓在主閥板泄流孔上直至關(guān)閉，此階段為緩閉過程。由于關(guān)閉是兩階段的，因此，對消除停泵水錘十分有效。

        這一速閉和緩閉的過程也是自動、連續(xù)漸進的。同樣其關(guān)閉時間也可通過連接管上的閥門來進行調(diào)節(jié)。

        4.3 消除水錘和止回作用明顯

        我們可從“水錘”峰值公式來看其效果：

        式中：h：水錘峰值

         L：管長

         v：關(guān)閉時水的流速

        g：重力加速度

        t：開閉時間

        從公式上看，“水錘”峰值主要取決于開閉時水的流速V和開閉時間t。速閉階段，V值趨向于零， h值變小。緩閉階段，t值增大，h值也變小。兩階段關(guān)閉時，h值始終很小。

        通常控制水錘的辦法有：設(shè)置“水錘”吸收器、安裝緩閉止回閥、恰當延長閉合時間等。由于新型多功能閥的關(guān)閉過程是分為兩段式的，且是連續(xù)進行的，使得關(guān)閉過程來得平穩(wěn)。因而“水錘”作用大為減輕。又由于其結(jié)構(gòu)簡單密封性能好，幾乎沒易損件，因而十分可靠，完全優(yōu)于一般的緩閉止回閥。

        5、應用多功能水泵控制閥的效益對比

        一般來講應用新設(shè)備常常考慮的首要因素就是價格，我們認為更重要的是要考慮綜合效益，為此我們對應用新型閥門的綜合費用作了一個對比。

          我們認為，綜合費用應包含以下幾個指標：

          A：設(shè)備購置費用：元/次

          B：設(shè)備維護費用：元/年

          C：設(shè)備備件費用：元/年

         現(xiàn)以我廠高壓水泵所用的控制閥門費用作個比較，閥門通徑為DN 150mm。

         A=電動蝶閥+緩閉止回閥+控制儀表

         =2400元+2000元+1200元=5600元

         B=人工費用+耗材費用

          =30人×60元+200元=2000元

         C=A

         =5600元

         年綜合費用=A+B+C=13200元·次/年

         安裝應用多功能水泵控制閥費用

         A=10600元

         B=0元/年

          C=0元/年

         年綜合費用=A+B+C=10600元·次/年

         原設(shè)置閥門費用＞新置多功能水泵控制閥費用

        應該說明上述比較是作為年內(nèi)的費用比較的。由于多功能水泵控制閥壽命長，基本多年不用維護，工作可靠等特點，長遠看其效益更加明顯的。

        6   一點體會

        6.1 省事——啟動運行與停機均能按操作規(guī)程過程要求自動進行，操作人員只需按動開關(guān)即可。

        6.2 省心——水錘現(xiàn)象幾乎察覺不到，運行切換到停機均十分平穩(wěn)，密封性能好，止回作用十分有效，沒有止回閥常見故障。

        6.3省錢——結(jié)構(gòu)簡單，不易損壞，壽命長，基本無維修，不用積壓備件。零部件易制作和修復，費用低廉。

         7   結(jié)束語

        通過我們考察、對比及實際應用，我們認為多功能水泵控制閥確有以一閥代替三閥的作用，它的先進性表現(xiàn)在以簡代繁、省事、省心、省錢，使我們在確保運行安全和繁復的日常維護中解放出來，使得工人從操作到檢修維護上變得簡單起來了。

        我們認為，多功能水泵控制閥是值得大力推廣的先進水力控制閥門，它尤適合于啟閉操作頻繁的工況下應用。

參考文獻：《多功能水泵控制閥》中國給水排水1999年第2期

 作者簡介：鄒水明（1971-），男，給排水工程師，畢業(yè)于哈爾濱建筑大學，現(xiàn)任職于廣州鋼鐵集團設(shè)計院，從事給排水設(shè)計工作，地址：廣州市芳村區(qū)白鶴洞，510381