多功能水泵控制阀的水锤防护特性及其应用20131131694730514.docVIP

多功能水泵控制阀的水锤防护特性及其应用 1?引言 水锤控制是给水管道系统设计的一项重要内容。水锤的形成与阀门的迅速关闭/开启有关，由于阀门关闭/开启时间Ts与水锤波的相长T的差异，表现为直接水锤和间接水锤两种形式。 当Ts﹤T时，在阀门关闭过程中，反射回来的水锤波尚未到达阀门时，阀已关闭，水锤波所产生的压强增高值无干扰作用，这种水锤称为直接水锤，阀门开状态与关闭状态刚好相反，装有普通止回阀的供水系统中常常产生直接水锤。 当Ts﹥T时，在阀门关闭过程中，反射回来的水锤波到达阀门时，阀门尚未完全关闭，水锤波导致的压强增值受到了干扰，水锤峰值被削减，这种水锤称为间接水锤。在同一条件下，直接水锤比间接水锤的危害性要大得多，危害最大的是断流弥合水锤。株洲南方阀门制造有限公司生产的多功能水泵控制阀，就是通过控制阀门的关闭状态，造成间接水锤的形成条件来实现管道系统的水锤防护的。 2?水锤波增压值的理论计算 给水系统水锤波的压力峰值P为水泵的额定扬程P1和水锤压力增值△P的迭加值即： P=P1+△P?????????????????????? （1） （1）直接水锤压力增值△P 按儒可夫斯基公式，可以计算供水系统中发生直接水锤时的压力增值△P (2) △P—直接水锤的压力增值，Kpa； V0—水锤产生前管道中的平均流速，m/s； V—水锤产生后管道中的平均流速，m/s； （3） 式中,K：水的弹性模量，N/m2;K=2.04??×105N/cm2 ???????E：管壁材料的弹性模量，N/m2，钢管或钢筋混凝土管，EO=2.04×107N/cm2 D：供水管的直径，mm；?????????? δ：供水管的管壁存度，mm； CO=K/ρ，在密度为ρ，弹性模量为K的无边界液体介质中声音的传递速度，对于水，CO=1425m/s。 从式（2）可以看出，当管道材料及其所输送的介质确定以后，直接水锤的压力增值△P，是管径和流速的函数，△P=f（V，1/D），直接水锤的压力增值△P随着流速的增大而增大，随着管径的增加而减小。因而在工程设计中可以通过降低流速 即增大管径来降低水锤的危害。 （2）间接水锤压力增值△P1的计算 间接水锤的压力增值计算比较复杂[2] [3]??，可按流体力学公式进行计算 △P,=T/Ts·△P???????????????????????? （4） △P—间接水锤时的水压增值，Kpa ； 由于发生间接水锤时，Ts﹥T，由式（4）可知，△P﹤△P，即同样条件下间接水锤较直接水锤的水锤压力峰值要小。当阀门的关闭（开启）时间Ts，水锤波的相长T确定之后，可以按（4）式直接计算间接水锤的压力增值。在实际选用水泵多功能阀时，当直径大于DN800时，一般以Ts=(1.3-1.5)T，Ts≯2.0T为宜。当管道直径较小、管道不长时，Ts可以适当加大，闭阀历时Ts可以是水锤相T=2L/C的2-10倍，把实际水锤压力P限定在安全范围内。可通过调节阀门启闭动作时间（3～120s），使计算水锤压力峰值小于1.5倍水泵工作压力。这一点不同于液控缓闭阀，液控缓闭阀是通过快关、慢关两阶段实现的，在快关阶段，关闭角度大，约为60-80%,而时间很短，为1-2s;在慢关阶段，关闭角度小。关闭时间太长，容易引起 压力管道中的水大量倒流，使水泵反转速度超过允许值，或者造成压力管道中的水柱被快速拉断，部分管段出现真空，甚至产生断流弥合水锤。 2、多功能水泵控制阀的水锤控制过程 多功能水泵控制阀是一种新型的水力控制阀门，一阀可同时替代现行水泵压水管上的电动蝶（闸）阀、单向阀和水锤消除器，并能自动实现开泵时的缓开（准软启动），停泵时的速闭/缓闭，基本上可以实现现行液控缓闭阀的功能，即两阶段关阀过程，有效地防止水锤事故的产生，但它无任何电气控制动力或外力油压系统。在阀体设计上还采用了宽阀体流线型设计，有效地降低了水流阻力。 多功能水泵控制阀的水锤防护过程：水泵启动前，阀门出口端压力作用在主阀板上，主阀板处于关闭位置，同时膜片控制器的上腔连通压力水，下腔则与阀门进口端的低压相通。水泵启动后，阀门进口压力逐渐升高，同时压力水通过阀门进口端的连接管缓慢进入膜片控制器下腔，实现主阀板的缓慢开启，开启速度可通过控制阀进行调节。水泵停机时，阀门进口的压力降低，当接近零流量时，主阀板在自身重力作用下迅速关闭。因阀门进口端压力降低，阀门出口端的压力水通过连接管进入膜片控制器上腔，下腔水通过阀门进口端的连接管压回至阀门进口端，缓闭阀板缓慢关闭，慢关时间可通过控制阀进行调节。主阀板的速闭和缓闭阀板的缓闭符合给水系统的两阶段关闭规律，因此能有效地削减水锤压力峰值。 连接管的附件设计：微止回阀的作用是保证阀门开启的时间大于电机启动时间，使电机轻载启动；阀门开启时间可根据现场工况压力设定。控制阀可