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新型水錘防護閥在晉江第二水廠中的利用

浏览次数:594日期:2019-11-30
一、晉江第二水廠取水泵站簡介

福建省晉江市市區第二水廠遠期規模為20萬/d,一期供水規模為10萬/d。處理工藝采用加強的常規處理工藝。

取水泵房土建部分按遠期規模一次建成,一期按照10萬/d安裝設備。一期選用3台型號為600S47A的臥式離心泵,兩用一備。600S47A型水泵的技術參數為:

Q=550~900L/s,H=46~37m,n=970r/min,N=318~380kW。

每台水泵進水管上安裝一台手動蝶閥,出水管上裝一台微阻緩閉止回閥和一台電動蝶閥,一台手動蝶閥 。輸水管線長度2224m,管徑DNl000。

2001年5月份投產試運行後,因配水管網不很完善,水廠日供水4萬/d擺布,且主動化治理未跟上,造成水泵機組開停頻繁,產生較嚴重的水錘現象,開水泵停機後實測最高壓力達1.30MPa,約為正常工作時的供水壓力的三倍,遠大於規範許可的範圍(水錘應小於水泵工作壓力1.5倍),且增加了電控裝配和電動頭的經常動作,出現故障的機會較大,給係統的安全運行造成了潛伏的隱患。

二、水錘計算分析

晉江第二水廠取水泵站產生的水錘現象,首要是由於主動化治理的不完善及頻繁開停水泵機組形成的停泵水錘。

《泵站設計規範》中9.3.1規定 , "有可能產生水錘危害的泵站,在各設計階段均應進行停泵水錘計算。在可行性研究階段許可采用簡易圖解法計算;在初步設計階段及施工圖階段宜采用特征線法或其它精度比較高的計算方法進行計算"。

停泵水錘計算的基本道理是按照彈性水柱理論,建立水錘過程的活動方程和連續方程,這兩個方程是雙曲線族偏微分方程,通過對方程偏導數並微積分 ,簡化求解得到水錘分析計算的最首要的基礎方程,並經變換簡化得事故停泵時水泵處的兩個邊界條件方程式,采用牛頓-萊福遜迭代公式 ,可以解出γ(實際流量/額定流量)和β(實際轉速/額定轉速)的近似值。

經電算,得到四組停泵暫態曲線(停泵暫態曲線是指忽然停泵後,流量Q、壓頭H及轉速n和轉矩M等隨時間變化的曲線),各種工況下水錘峰值見下表。

序號 基本工況 止回閥運行最大水錘(m)/發生時刻(s)

1 2台水泵並列運行均勻封閉 19.5s1555.644/20.52

2 1台水泵運行均勻封閉 19.5s121.295/19.44

3 2台水泵並列運行均勻封閉 13.5s105.153/16.56

4 1台水泵運行均勻封閉 9s68.436/13.32

微阻緩閉止回閥由於其快關構造上的啟事,無法達到其設想的兩個階段理想緩閉(快關80%,緩閉20%)。因事故停泵水錘是一個先有負壓波,後有正壓波的過程。當事故停泵開始時,水泵出口閥處,水流流速減小,壓力降低,而由於微阻緩閉閥平衡錘的平衡力和軸側真個摩擦阻力,使閥板無法封閉或很緩慢的封閉。當水開始倒流後,壓力開始升高時,閥板在水的反流衝擊力下 ,迅速封閉到80%以上,然後再完成第二個封閉過程,慢關階段。

水錘消除措施有設置雙向調壓塔 、單向調壓塔、氣壓罐、水錘消除器及特定條件下取消止回閥等等,應用時各有其局限和不足,難以普遍利用及推廠。

三、新型水錘防護閥門解決水錘的利用

① 多功能水泵控製閥的簡介

由株洲南方閥門製造有限公司研製並生產的JD745X型多功能水泵控製閥,是一種利用液壓道理實現全過程主動操縱的新型水力閥門 ,能夠全主動實現離心泵開泵時的緩開,停泵時的緩閉,能有效地防護停泵水錘的產生。該閥門可以同時替換電動閥、止回閥和水錘消除器,不需要任何人力、電力或油壓動力做為閥門的驅動力。

⑴ 結構構成

多功能水泵控製閥由主閥和外裝附件構成,主閥是由閥體、膜片、主閥板、緩閉閥板、閥座、閥杆組件等首要部件構成;外裝附件由裝在閥體外的兩根連接管路構成;通過適當調節兩根連接管路上的兩個手動調節閥,就可以調整多功能水泵控製閥的開啟時間和緩閉時間,以實現對水泵運行全主動控製的技術要求 。

⑵ 工作道理

多功能水泵控製閥是通過一個雙室膜片控製器,利用液壓道理來控製主閥板的速閉和緩閉閥板的緩開和緩閉動作,其工作過程如下:

水泵開啟前,閥後的壓力水進進雙室控製器的上腔,由於膜片控製器的壓板麵積大於閥板麵積,此時閥門處於封閉狀況。

水泵啟動後,隨著泵口的壓力不斷上升,水泵的出水一方麵產生推動主閥板打開的力 ,另一方麵進進膜片控製器下腔,使膜片向上抬起,而膜片控製器上腔內的水通過外接管路與主閥出水口相連而泄放,如許,多功能水泵控製閥在可控速度下緩緩開啟,從而實現水泵的輕載啟動。

當水泵停機後,該閥中的介質流速逐步降低 ,當接近於零時,與閥杆滑動配合的主閥板在本身重力的感化下迅速下滑封閉,主閥板上留有泄流孔以減弱水錘衝擊力。主閥板封閉後,閥前失壓,閥後壓力水進進膜片控製器上腔並推動壓板使固定在閥杆上的緩閉閥板緩緩封閉 ,以此消除水錘,防止介質的倒流。

⑶ 首要性能參數

公稱壓力:1 OMPa、1 6MPa、2 5MPa、4 OMPa

最低動作壓力:O 07MPa

適用介質:原水、淨水、汙水、油品

緩閉時間:3-120s(可調節)

水錘峰值:≤1.2倍水泵出口額定壓力

② 多功能水泵控製閥的選用及安裝

晉江第二水廠取水泵站於2001年8月選用並安裝了多功能水泵控製剛。JD745X-1.0(DN600)2台 。

多功能水泵控製閥的安裝結構簡單、方便,將原止回閥和手動蝶閥拆除,將原電動蝶閥作為檢驗閥,然後稍加調整安裝管即可,在水泵正常工作時,該電動蝶閥為常開狀況,由於該電動蝶閥的功能由本來的操縱閥變為檢驗閥,啟閉次數大為減少,是以,進步了該閥的使用性能及使用壽命,由於多功能水泵控製閥無須外加動力或附件,所以安裝後稍加檢查和調試,即可投進使用。

四、多功能水泵控製閥消除水錘的效果及評價

取水泵房采用2台DN600多功能水泵控製閥後,運行十分平穩正常,消除了水錘帶來的安全隱患,大大進步了安全可靠性。

⑴ 水泵啟動時,泵口壓力顯示為0.45MPa - 0.5MPa,然後經過約30s的時間緩慢降到0.39MPa擺布,閥前閥後的壓力差約在0.01MPa-0.02MPa之間,說明該閥的阻力損失極小。

⑵ 水泵停機時,閥門主閥板在零流量時主動封閉,然後緩閉閥板約在40s擺布封閉完,閥門出口壓力先降到0.26MPa擺布,然後上升到0.47MPa的外管最高壓力值,最後緩慢降到管網中的本身壓力值,壓力升高值升幅都非常小,在規範許可的範圍以內,說明此種閥門封閉效果很平穩,消除水錘的效果很理想,具有緩開和速閉、緩閉、吸納三種消防水錘方式,而且動作完全聯鎖,不會產生誤動作,停泵時閥門沒有一點聲響、振動,且閥門封閉嚴密。

⑶ 由於此種閥門為全主動依托水壓道理控製,完全按照操縱規範主動操縱,是以治理、操縱非常方便,無須專人治理,大大降低了工人的勞動強度,該閥門結構簡單,故障點少,安裝 、調試都非常方便,基本無須維護與維修 。

通過此次的利用實踐,說明JD745X-1.0型多功能水泵控製閥作為一種止回、水泵控製、消除水錘三種功能於一體的新型閥門,無須電氣控製,無須外加動力,完全按照水泵操縱規程主動啟閉,安裝簡單,治理方便,安全可靠性高,是水泵壓力管上閥門選擇的一種理想的新型產品,非常適合於給水的主動化控製,為實現泵房及管網的安全運行創造了理想的條件

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