LHS941X电动活塞式调流调压阀水利枢纽引水应用

              LHS941X电动活塞式调流调压阀水利枢纽引水应用

                    上海申弘阀门有限公司

1之前介绍 竖式安装自力式压力减压阀注意事项，现在介绍LHS941X电动活塞式调流调压阀水利枢纽引水应用工程概况金钟水利枢纽引水配套工程水源取自金钟水库和双溪口水库，通过隧洞与引水工程管道相连，包括输水干线、妈祖支线和莆田支线，具有“口径大、距离长、压力高、管材新”的特点。工程设计流量4.21m3/s，输水总长89.1km，总投资5.84亿元。其中输水干线设计流量4.21m3/s，管径1800mm，总长12.94km，从莆田市仙游县的宝峰至盖尾，在盖尾处分为妈祖支线和莆田支线。妈祖支线设计流量2.34m3/s，管径1400mm，总长51.41km，沿途经过7个乡镇至莆田市湄洲湾北岸妈祖对台贸易城。莆田支线设计流量1.26m3/s，管径1000mm，总长24.75km，沿途经过华亭镇至新度工业园区。工程为重力流输水，管材主要采用新兴管材预应力钢筒混凝土管（简称PCCP管），设计工作压力为1.2MPa、1.4MPa、1.6MPa三种，比较国内其他大型调水工程，工作压力之高为国内少见。

LHS941X电动活塞式调流阀是借鉴德国、日本经验，总结国内设计制造及实用经验的基础上，根据流体力学特性而开发出来的调速调压型阀门。已经在电站、引水、供水等领域得到了广泛的应用。经过改进的本系列流量调节阀不但适用于清水，对于天然江河湖泊水、轻度污水具有良好的耐受能力。从设计结构和材料选用上解决了多年来流量调节阀易结垢，卡阻，驱动装置偏大的难题. 
【LHS941X电动活塞式调流调压阀水利枢纽引水应用详细说明】 
LHS941X电动活塞式调流调压阀是借鉴德国、日本经验，总结国内设计制造及实用经验的基础上，根据流体力学特性而开发出来的调速调压型阀门。已经在电站、引水、供水等领域得到了广泛的应用。经过改进的本系列流量调节阀不但适用于清水，对于天然江河湖泊水、轻度污水具有良好的耐受能力。从设计结构和材料选用上解决了多年来流量调节阀易结垢，卡阻，驱动装置偏大的难题. 
电动活塞式调流调压阀技术描述 
电动调流活塞阀型号：LHS941X 
技术性能表 
        公称通径 DN350-700 mm 
        公称压力 1.0 0.6 Mpa 
        试验压力 密封 1.1 0.66 
        壳体 1.5 0.9 
        适用温度 0～+80 ℃ 、 
        适用介质 水、饮用水、污水 
3、执行标准 
法兰压力 DIN2501  
法兰连接 DIN2532 
阀体长度 DIN3230 
试验压力 DIN3230 
4、主要零部件材质 
阀体 球墨铸铁 
活塞 奥氏体不锈钢1.4301 
活塞驱动曲柄轴 不锈钢2Cr13 
轴承 青铜 
密封圈 NBR 
连接螺栓 不锈钢1Cr13 


5、产品特点   
 本公司生产的电动活塞式调流调压阀为活塞式结构，活塞式控制阀调节机构应为曲柄滑块机构,关闭件滑块为圆筒或锥形的活塞。可在阀体内圆筒里由导轨引导沿管路中心作轴向运动，因而改变流道面积，以实现调节流量及减压功能。与管道的连接形式为法兰联接，法兰连接尺寸、结构长度符合相应DIN的要求。  
活塞式控制阀由阀体、活塞、曲柄、连杆、消能装置、阀杆、轴套、阀座、密封圈等主要部件组成。  活塞式控制阀阀体为流线形轴对称流道，流体在阀体内能被很好地无紊流引导，能显著降低阀门的噪声和振动。保证阀门在高压差下也具有良好的抗气蚀特性，其允许气蚀系数应不大于0.4。  
活塞式控制阀具有优良的线性调节性能，以便控制系统通过出口压力变送器的反馈信号调控阀门，保持出水压力的恒定。  
活塞式控制阀具有可靠的密封性能，在调节阀处于全关状态下，保证无任何渗漏。  活塞式控制阀在正常运行工况下，无卡阻和有害振动现象，确保设备安全可靠运行。使用寿命不小于30年。活塞式控制阀具有良好的抗阻塞能力。可适用于有泥沙及小颗粒杂质的流体。活塞式控制阀在大工作压差和动水启闭运行工况下，保证整体抗推力安全可靠，不发生有害的振动。    
活塞式控制阀驱动方式为电机驱动。电机驱动装置应具有良好的防水性能，应动作灵活、 
安全可靠，手动操作力矩满足国家标准。活塞式控制阀的电动装置包括电机、减速蜗轮、机械限位调节机构、力矩控制机构、行程控制机构、开度指示机构和手动电动转换装置。活塞式控制阀的电动装置采用机电一体化设计， 配置现地操作控制箱。 


活塞式控制阀的传动装置有以下性能：    
·阀门过载保护；   
·阀门行程保护；    
·手动／电动切换装置；    
·阀门开度位置指示装置； 
·阀门开、关触点，触点接线的引出应满足就地及远方控制室的要求。  
1、线性度好：由于阀体内部采用特殊结构设计，对于流体的流量控制特性具有良好的线性度，即使在第—个10%行程中仍具有良好的流量控制效果。 
2、抗气蚀、抗震动：充分利用流体动力学原理进行流道设计，消除汽蚀和震动现象对管网的损伤，大大提高阀门和管道的使用寿命。 
3、工作可靠：合理设计的流道和密封型式，使该阀可以适用于含有泥沙等小颗粒杂质的流体，不会因杂物造成关闭不严而导致泄漏或控制失效。 
4、高压消能：即使在高压差的情况下，该阀也能有效消除高压能，将高压减为低压，而且不会产生震动和气蚀现象，有效保证阀门的使用寿命。 
5、选材精良：阀门的关键部位如阀座、挡块、导轨等部件均采用特殊的不钢筋材料制作，此材料耐磨、耐气蚀，硬度为普通不钢筋的三倍。 
6、浮动阀座：阀座与锥体的连接采用特殊的硅胶粘合，粘性高，耐剪切．浮动阀座在密封时阀座产生自定心效果，使密封更可靠。 
7、流体阻力小：该阀的结构设计，合理的流道分布，使整个阀门的压力损失降至影氐有利于节约整个管网的动力消耗。 
8、操作扭矩小：阀门中的启闭件为套闸，其运动方向与主管流体流动方向一致，而且有效受力面积小，因此启闭阀门所需的操力矩也很小，驱动装置成本可大幅降低。 
9、使用寿命长：阀门中主要密封为金属对属，密封可靠，抗流体冲蚀力强，不易被夹杂的垃圾损坏，加之大部分部件采用不锈钢制造，阀门的使用寿命大大提高。



2调压调流阀配置汽蚀的直接原因是管道流体因阻力的突变产生了闪蒸及空化。阀门调压调流通过可移动的阀瓣与不动的阀座间形成的节流窗口大小改变阻力特性。当阻力突变时，极易产生汽蚀现象。流体经节流孔时，由于流量不变，过水断面变小，致使流速突然增加。根据流体能量守恒定律，流速增加，静压力骤然下降，节流孔处的压力降到流体的饱和蒸汽压时，部分液体汽化为气体，气泡在流束中形成。当出口压力仍低于饱和蒸汽压时，气泡将保持在阀后，形成气液两相共存的现象，即“闪蒸”。产生闪蒸后，流体节流孔后随着过水断面的增大，流速相应减小，阀后压力急骤上升。当阀后压力恢复到高于液体饱和蒸汽压时，压力压缩闪蒸产生的气泡由圆形变为椭圆形，随后达到临界尺寸的气泡上游表面开始变平，然后突然爆裂，此过程称为“空化”。所有的能量集中在破裂点上，产生巨大的冲击力，冲撞在阀瓣、阀座和阀体上，使其表面产生塑性变形，形成一个个粗糙的蜂窝渣孔，这便是气蚀形成的过程。调压调流一般先考虑设置普通阀门，大口径管道一般选择蝶阀。

    根据实际工况分析汽蚀系数δ不大于蝶阀的允许汽蚀系数δh时，为避免产生严重的汽蚀，选择造价高的调压调流阀。汽蚀系数计算公式如下：δ=（H2+H）/（ΔP+v/2g）≈（H2+10）/ΔP式中：H2为阀后（出口）压力，m；H为大气压与其温度相应的饱和蒸气压力差，取H=10m；ΔP为阀前后压差；δh为蝶阀允许汽蚀系数，δh=2.5。如果δ＞2.5，选择蝶阀调压调流；如果δ≤2.5，选择调压调流阀。金钟水利枢纽引水配套工程取水口水位变化为140.00166.23m，平均水位为152.8m，通过隧洞与输水干线相连，设计流量4.21m3/s。输水干线起点设置阀门的进口高程为109.5m，设计要求阀门出口恒压为128.2m，所以要求阀门具有消能作用，且工作压差小为0.30MPa，大为0.60MPa。

上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,波纹管减压阀,活塞式减压阀由计算公式可知，H2=128.2－109.5=18.7m，ΔP=30-60m，δ=（H2+10）/ΔP=0.48-0.96＜2.5，所以选择调压调流阀，以免产生严重汽蚀。其工作原理如下：阀门驱动装置通过曲柄连杆机构，带动一个类似活塞状圆柱体（简称活塞）在阀腔内作轴向运动，改变阀体出口过流面积，调节压力和流量，活塞行程与管内水流方向一致，如图1所示。图1活塞式调压调流阀剖面示意图水流进入阀内，绕过中间活塞，形成轴对称形，无论活塞处于何位置，阀腔内横断面上水流均为环状，在出口处向轴心收缩，达到防汽蚀的作用，并有效避免汽蚀和震动。活塞式调压调流阀具有高流通能力，开启度与流量成接近线性关系，汽蚀、震动较小。活塞式调压调流阀出口调节型部件有E、S、F、LH或SZ四种型号，输水管道上用于控流、调压的有S型、LH或SZ型。为确保管道输水安全，金钟水利枢纽引水配套工程输水干线起点、两支线出口处设置了活塞式调压调流阀，将压力控制在安全范围之内，保证流量恒定。一般来说，设置在输水干线起点的调压调流阀主要起调压作用，稳定管道工作压力，保证管道安全，稳压塔不溢流，降低工程造价。相应自动化控制以阀前、阀后压力表压力信号为控制信号，调整阀的开启度。出水口设置调压调流阀主要起调流作用，满足不同工况下流量始终恒定的要求。相应自动化控制以流量计流量为反馈信号，调整阀的开启度。



3设置调压调流阀的技术要求

（1）管道要求。

调压调流阀的开度需要依靠阀前压力传感器、阀后压力传感器或流量传感器将压力或流量信号传送到控制室，由控制室根据需要进行控制。要得到稳定的信号就要求阀前和阀后的水流要稳定，一般要求阀前直管段长度为35倍的管道直径长度，阀后由于调压调流阀使水流对撞产生旋流消能后，管道中会形成很多待爆炸的气泡，阀后直管段长度不少于5倍的管道直径长度。

（2）检修。

调压调流阀结构复杂，出流孔小，重量很重，如DN1800的调压调流阀一台重达28t，管道水中的杂物如树枝、塑料等一旦进入阀体，很容易堵塞阀腔和出流孔，需要设置进人孔对调压调流阀进行一般的检修，清除杂物，解决拆除调压调流阀后才能检修的问题。为能进人检修，需要在阀前和阀后各设置1台蝶阀（进人孔设置在蝶阀与调压调流阀之间），以切断上下游管道中水。蝶阀与调压调流阀的距离要求要符合阀前和阀后对直管道的长度要求，一来可以保证稳定的水流，二来可以避免汽蚀蝶阀。

（3）设置方式。

调压调流阀设置方式类似于泵组设置，可以是几台阀并联设置，其中一台阀备用。确定并联的阀台数和选型，流通能力Cv是主要参数之一。调节阀流通能力定义为：当调节阀全开时，阀两端压差为0.1MPa，流体密度为1g/cm3时，每小时流经调节阀的流量数，也称流量系数。

（4）与稳压塔位置关系。稳压塔的设置是为了保证在各种运行工况时不溢流的前提下，使输水系统出现静压时尽量接近管道的工作压力，达到降低工程造价的目的。若稳压塔设置在调压调流阀上游，势必要求稳压塔高度高于工程进水口的水位，一般将造成稳压塔高度较高，增加工程投资，且运行不方便，所以调压调流阀设置在稳压塔上游。

4结语

对于长距离重力流输水管道，在水源水位变化较大、工作压力较高的情况下，通过分析计算汽蚀系数，一般都要设置调压调流阀。随着越来越多长距离调水工程的建成，调压调流阀的运用将越来越广泛。根据各种工程工况要求，从特性、流通能力、汽蚀系数等技术参数分析计算，从适用性、性、造价等方面综合比较，合理选择调压调流阀，对确保输水管道安全、稳定、运行具有重要意义。与本产品相关论文：减压阀裂纹检修