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2、ckert E R G, Goldstein R J. Measurements in Heat Transfer. Mc?Graw- Hill Book Company. 2nd Ed.19766? 朱锡锋, 路甬祥, 等. 液体在线混合效果的数值模拟. 工程热物理学报, 1996, 17( 4) : 428 4327? 陶文铨, 编著. 数值传热学. 西安: 西安交通大学出版社, 1988? 作者通讯处: 710055 西安建筑科技大学 356 信箱? E ?mail: x. c. chen 163. com? 收稿日期: 2002? 3 ? 27加压泵站大型蝶式缓冲止回阀的动态调试及运行
3、性能分析袁永钦? ? 提要? 蝶式缓冲止回阀是一种较为理想的直抽式加压泵站旁路止回阀。在不影响正常供水的情况下, 对该阀进行了动态调试, 测取了有关动态性能参数, 证明了该阀大、 小蝶板开始打开所需压力较小, 动作灵敏, 但局部阻力系数大。该阀运行一段时间以来, 性能稳定, 基本上不需要维护和保 养。其大、 小蝶板的合理搭配设计提高了管网运行的安全可靠性, 即使在大蝶板不能有效打开的情况下, 小蝶板的有效打开也可以有效消除由于泵站意外停机而产生的水锤。关键词 ? 蝶式缓冲止回阀 ? 加压泵站? 动态调试 ? 性能参数? 阻力系数0? 前言丰乐加压站是广州市自来水公司建设的大型管道直抽式加压泵站
4、, 其加压水量达 57 万 m3/ d, 加压 扬程为25 m 左右, 这样规模的给水加压泵站在华南地区是最大的。这个加压站的建成投产改变了广州 市的供水格局, 把广州东部地区两座大型水厂的优质自来水充分调入市区。同时, 使东部两座水厂的出厂水压力更趋合理、 优化, 使管网在某些地区的缺 水、 缺压问题得以解决, 并使某些局部地区过高的压力降下来, 达到节能降耗的目的。虽然进行过详细的管网平差计算和管路水锤分 析, 但是大型管道直抽式加压泵站运行的不确定性因素很多, 加压泵站进出水压力和流量与理论计算有较大差距都是很正常的。同时考虑到今后泵站在 运行过程中突发事件不可避免: 如整个泵站突然停电
5、, 进出水总管爆裂等, 所以对加压站运行的安全性、 关键设备的可靠性、 寿命必须给予高度重视。 1? 泵站工艺布置及蝶式缓冲止回阀结构泵站工艺布置见图 1。本加压泵站对两条市政供水管进行直抽式加压, 两条市政管管径分别为DN 1 800 和 DN1 600, 共有 6 台机组。为保证泵站的安全运行, 设有蝶式缓冲止回阀 2 台( 见图 1, 阀门编号为 ? ?和 ? ? , 下同) 和安全泄压阀 2 台( 阀门编 号为?和? ?) ; 为便于加压水量的计量, 设有电磁流量计 2 台; 为使进、 出水总管充分排气, 在不同位置设有复合式排气阀( 阀门编号为? ?至? ?) 。 蝶式缓冲止回阀和安
6、全泄压阀对保证泵站和管网的安全运行, 特别是在出现突发性事件时( 如停电、 管网爆漏) 保证泵站的安全切换具有非常重要的作用。在泵站设备的选型上, 必须特别重视关键设 备的安全性、 可靠性、 寿命长短。在设备的选材上,一些关键的承压设备选择比较好的材质, 阀体采用QT450- 10; 一些重要的运动部件甚至选择不锈钢、铜等材质, 如蝶式缓冲止回阀的阀轴和销轴使用 2Cr13, 大阀体密封圈采用 2Cr13, 小阀体密封圈采用铸铜, 阀瓣密封圈采用 1Cr18Ni9Ti。蝶式缓冲止回阀的结构和原理示意见图 2, 该止回阀主要由阀 体、 大蝶板、 小蝶板、 大蝶板液压油缸、 小蝶板液压油缸和小蝶板
7、重锤组成, 大蝶板在自然状态下开度为8?左右; 通过调节大、 小液压油缸节流阀开度大小可给水排水? Vol?28? No?9? 200269 ? ? ?图 1? 直抽式加压泵站工艺布置图图 2? 蝶式缓冲止回阀结构和原理示意以调整大、 小蝶板的关闭时间, 从而可以有效消除管网水锤。该型式止回阀结构简单, 主要运动部件、 缓 冲油缸置于阀体外部, 便于观察和维修。其中图 2b为止回阀的关闭状态, 大、 小蝶板都关闭; 图 2c 为止回阀的开始关闭状态, 小蝶板慢慢打开, 大蝶板还处 在关闭状态; 图 2d 为止回阀的完全打开状态, 大、 小蝶板均已打开。2? 蝶式缓冲止回阀的动态调试过程为使动态
8、调试过程顺利, 在调试前作了大量的 准备工作: 对有关管路和阀门进行仔细检查, 在蝶式缓冲止回阀连接管路的前后段安装了精度较高的压力表; 同时, 检查了蝶式缓冲止回阀的安装是否符合其技术要求, 该阀门的运动部件是否灵活自如等。 为确保万无一失, 要求该阀门的生产厂家一起参加了动态调试。本文以 DN1 600 蝶式缓冲止回阀的调试过程为例。 2?1? 打开试验( 1) 如图 1, 检查 ?, ? , ? , ?, ? ?阀, 确保其关闭; 检查 ? ?阀, 确保其打开; 各泵组进、 出水阀门关闭; ? ?安全泄压阀泄压压力调至 0?2MPa 左右。 ? 阀微开, 使 DN1 600管排气及灌满水
9、, 同时相关管路上复 合排气阀自动排气。( 2) 待 DN1 600 管灌满水后, ?阀适度开大( 注意: ? 阀开度不能太大, 水量太大时 ? ? 蝶式缓冲止回阀会 自动关闭) ; 缓缓打开 ?阀至适当开度。当打开 ?阀时, 要注意观察压力水排入排水沟的情况, 确保排水沟两 岸安全。观察止回阀外部动作和记录止回阀打开前后压力表 A, B 读数。( 3) ? 阀关闭, ? 阀关闭, DN 1 600蝶式缓冲止回阀在线打开试验完毕。2?2? 关闭试验( 1) 如图 1, 检查 ? , ?, ? ?, ? ? 阀, 确保其关闭; 各泵组进、 出水阀门关闭; ?安全泄压阀泄压压力调至0?2 MPa
10、左右。 ? 阀微开, 使 DN1 600 管排气及灌满水, 同时相关管路上复合排气阀自动排气。( 2) 待 DN1 600 管灌满水后, ? 阀适度开大, 缓缓打开 ? 阀至适当开度。当打开 ? 阀时, 要注意观 察压力水排入排水沟的情况, 确保排水沟两岸安全。观察止回阀外部动作和记录止回阀打开前后压力表A, B 读数。 ( 3) ? 阀关闭, ?阀关闭, DN 1 600 蝶式缓冲止回阀在线关闭试验完毕。在上述试验过程中, ? , ?号阀门一直打开, 不影响正常供水, 在各种性能试验良好的基础上, 对蝶 式缓冲止回阀分两步进行了实际工况运行试验。2?3? 投入实际运行试验( 1) 如图 1,
11、 关闭? ?, ? ?阀; ?安全泄压阀泄压压 力调整为 0?45 MPa( 因该加压站正常运行和停机时该处最高压力为 0?41 MPa) , 打开 ?, ? 阀; 缓缓打开? 阀至全开。( 2) 慢慢关闭? 阀, 并记录蝶式缓冲止回阀的状 态及前后压力表的压力, 直至 ? 阀全关。此时, ? ?蝶70 ? ? ?给水排水? Vol?28? No ?9? 2002式缓冲止回阀处于运行状态。3? 数据记录及分析仍以 DN1 600 蝶式缓冲止回阀的调试为例。 表1 记录了在? , ? 阀门全开的情况下逐格打开 ?阀门, 蝶板打开情况及压力表、 流量计的读数。表 1? 缓慢关闭? 阀( DN1 6
12、00) 有关数据记录阀门序号阀门开度? ?蝶式缓冲止回阀压力表 A/MPa压力表 B/ MPa压差/MPa蝶板开启情况大蝶板小蝶板1#流量计/m3/h? ?阀? 阀? 共 6格? 开 1 格? 全开0?4050?4150?010 152( a) ,自然开关70? ? 全开0?4050?4180?013 152, 自然开关75关 1 格0?4080?4200?012152,自然开关115关 2 格0?4080?4200?012152,自然开微开240关 3 格0?4080?4200?012143,开开900关 4 格0?4100?4200?010138,开开2 500关 5 格0?4150?41
13、90?040136,开开3 700关 6 格( 关尽)0?4090?4180?090135,开开4 700? 注: a 表示大蝶板阻尼油缸轴端伸出长度。从表 1 可知, 在过流量较小的情况下, 大蝶板处 于自然开状态( 开度为8?左右) , 小蝶板关闭; 在过流量大于 240 m3/ h 时, 小蝶板开始打开; 在过流量大于 900 m3/ h 时, 大蝶板开始打开; 在过流量较小时 止回阀前后压力差较小; 大、 小蝶板开始打开所需的压力差不大于 0?015 MPa; 过流量为 4 700 m3/ h时, 管道流速为 v= 0?65 m/ s, 止回阀前后压力差达到0?09 MPa, 即止回阀
14、局部阻力系数为 ?= 417。 由此可见蝶式止回阀在实际运行工况下, 其阻力系数是非常大的, 不利于管网运行的节能降耗。不过,在本加压站的正常使用中, 止回阀是关闭的, 只有在 加压站停开的情况下, 止回阀才是过流的。与 DN1 600蝶式缓冲止回阀局部阻力系数相比, DN1 800 蝶式缓冲止回阀的阻力系数要小得多, 这可能与止回阀的机械加工精度有关, 经过一段 时间的磨合运行后, 其阻力系数均应有所减小。4? 结论及建议( 1) 充分利用现有管网条件, 在不影响正常供水的情况下, 对关键设备蝶式止回阀进行了在线运行 调试, 更进一步了解了该设备的动态性能, 对大型直抽式加压站的运行调试具有
15、指导意义。( 2) 蝶式缓冲止回阀为一种较理想的直抽式加压泵站旁路止回阀, 其大、 小蝶板开始打开所需压力较小, 但不适用于水泵出水管路缓冲止回阀, 因为其 阻力系数大, 能量消耗大。该阀运行一段时间以来,性能稳定, 基本上不需维护和保养。其大、 小蝶板的合理搭配设计提高了管网运行的安全可靠性, 即使在大蝶板不能有效打开的情况下, 小蝶板的有效打 开也可有效消除因泵站意外停机而产生的水锤。( 3) 大蝶板无指针指示开启度, 对运动中判断其开启度及蝶板在过流时的动态稳定性缺乏直观了 解, 建议在大蝶板轴承端加一指针, 动态体现大蝶板的开度。( 4) 关于液压缸复位弹簧装置的设计问题。复位弹簧应可
16、对不同工况点( 大蝶板所承受的管路进、 出水压力) 任意调整弹簧力的大小, 即复位弹簧装置设有调节机构, 这样止回阀可以适应不同的工况, 最佳地发挥止水和消除水锤的作用。? 作者通讯处: 510160 广州市环市西路5 号广州市自来水公司车陂水厂? 电话: ( 020) 85529757? E ?mail: yuanyongqin 21cn. com? 修回日期: 2002? 6 ? 15水工业高新技术应用研讨会 会议通知为了交流水工业领域高新技术应用体会, 促进老企业的技术改造, 推动行业的技术进步, 水工业电工专委会决定继去年海南会议后于 2002 年11 月中旬在昆明市再召开一次水工业高新技术应用研讨会。凡愿参会人士, 请尽早与主办单位联系。确定研讨的论文的题目及参会人数。为了开好这次研讨会, 水工业电工专委会将联合兄弟专委会,?给水排水?、 ?中国水网?、 ?变频器世界?、 ?电工技术杂志?等媒体以及佳灵电气公司等单位共同筹办这次会议。本次研讨会的主题为水工业领域优化调度网络系统高新技术; 水泵风机的调速节能及软启动技术; 水处理过程单元
