水力发电阀门选型

                        水力发电阀门选型

                        上海申弘阀门有限公司

之前介绍减压阀入口压力小于设定值，现在介绍水力发电阀门选型本文对自来水厂站如何正确选择与应用阀门的问题，如壳体材料、涂装、停泵水锤防护、水头损失、压力试验等进行了重点、简要的描述，达到提高阀门生产质量和用户科学运行管理的技术水平。
     一．水力发电阀门选型壳体材料问题   
     有多种才可以满足给排水用阀门壳体的使用要求，但是，正确、合理的选择，苦获得阀门的使用寿命和的性能。
     根据2004年住建部第218号文件规定，灰铸铁管材、管件“不得用于城镇供水、燃气等市政管道系统。门径>400mm的管材及管件不允许在污水处理厂、排水泵站及市政排水管网中的压力管线中使用”的要求，城镇供水用阀门壳体材料排除了灰铸铁。球墨铸铁和铸钢比较，强度相当，但耐化学腐蚀能力前者是后者的两倍，且适宜在工作温度一30℃—350℃之间，PN≤4．OMPa的供水阀门使用。球墨铸铁所以比铸钢耐腐蚀性能强，主要原因是球铁的含碳量是铸钢的10倍，球铁巾的碳以球状石墨的形式存在，球状石墨比片状石墨化学稳定性强很多。
     近年来，世界各工业国家的给排水用阀门壳体材料也都是采用相当QT400—15或QT450——10的材料，目前我国对壳体材料用球墨铸铁认识已经普及了，各牌号球铁抗拉强度基本达到，但球化率不稳定．参差不齐，一些厂家的球化率低于80％，特别延伸率不达标，我们选择阀门生产厂家时，应要求提供金相和村料延伸率数据，必要时应抽查。

 
   二、 涂装问题
     目前我们大部分阀门生产厂家没有自己符合标准的涂装生产线，大多是外协加工，由于验收、检验项目不标准、不全面，涂装前金属表面未*除锈，漆膜很快脱落，造成壳体锈蚀。
     我们的要求是：
     1．涂装前铸件表面必须经抛丸（喷砂）处理，去除氧化皮、污垢，表面粗糙度达到Sa21/2级，6小时涂装。
     2．一般工件加热240℃，固化温度220℃，进行无毒环氧树脂粉末静电喷涂，内表面涂层厚度250um(直埋的300um)，外表面棱角处不低于150um。
     3．检测项目包括：厚度、附着力、硬度、绝缘性、抗冲击性等5项，在工厂应按一定抽取比例检测，验收时可抽取样品检测。。


     三．水头损失问题
我国是能源短缺且浪费严重的圉家，生产同样产品耗电量是世界平均水平的4倍，我国有城市自来水净化水厂约4000座，还在不断更新、扩建、新建，管网长度近40万Km，装有阀门约80万台，在自来水厂，泵阀是用电大户。节能减排作为国策，我们各行各业都应有清醒的认识，认真负责从本行业做起，阀门的用量很大，节能问题突出，至今尚未得到充分重视，生产阀门和选用阀门，要把水头损失大小作为评价阀门质量优劣的重要指标之一。   
     1．举例：DN600的阀门，对应水泵流量Q=2500m3／h，阀门水头损失每增加lm，即水泵扬程对应要提升1m，如果全年运行365天，即8760h．水泵效率η1=0.8，电机效牢η2=0.9，联轴器效率η3=0.95.
那么1年的耗电量F，如下式计算：
H=rQH/η (kgf• m/s)=rQH／102η(kW)
则开工率99%时：
F=(rQH×365×24)／(10η1η2η3)(kwh／a)
式中：N一一水泵轴功率kw
            η一一水泵机组总效?摹
            F一一年耗电量kwh／a
            r一一水的容量1000kg/m3
            Q一一水泵或阀门流量m3/s
                          (2500/3600=0.7m3/s)   
            H一一水泵扬程m  
            η1一一水泵效率0.8
            η2一一电机效率0.9
            η3一一联轴器效率0.95
于是：
F=(rQH×365×24)／(102η1η2η3)(kWh／a)
=(1000×0.7×1×365×24)／(102×0.8×0.9×
0.95)≈87900(kWh／a)
     即全年用电87900度，由此可见，全国所用阀门数十万台，如不重视水头损失问题，将严重浪费能源。
     2.具备同样性能的阀门，可有不同的结构型式，我们在选用时，应优先选用水头损失小的阀门种类，阀门水义损失大小，和不同阀门的水头损失系数ζ有关，其大小取决于阀门公称尺寸、结构以及内腔形状等等，内腔在介质流程中，每步结构形状都可看作是一个产生阻力的元件系统(如介质流动转弯、孔口、扩大、缩小、再转弯)，所以整个阀门的水头损失，是各元什水头损失的总和，各元件的水头损失系数在手册中可以查到。阀门的水头损失系数亦称流阻系数。计算方法如下：
            △h =ζv2=／2g(m)
式中：△h—阀门水火损失m
           ζ—阀门水头损失系数
           v—过阀流速m／s
           g—重力加速度m／s2


     3．各类阀门水头损失比较表(略)
     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,水减压阀从表中不难看出，水力控制阀的水头损失，在上述各类中阀门中是大的，应滇慎重选用，除非必须选用时，应优先选用水头损失相对较小的阀门。
     用水力挣制阀主阀设计的多功能水泵控制阀(水力控制阀)的水头损失系数值ζ，从表中查出Y型为1.4= 2.5，⊥型的为4.3-6.1，目前使用较为广泛，从长远讲不宣使用。
     对生产厂家来说，一种主阀，配置不同的先导阀和接管系统，可产生20多种功能的阀门，很方便，这主要是对阀门生产企业方便有利。
     减压阀和调流调压阀是用结构的水头损失调流调压的，因此水头损失△h不在比较之列，但全开时也应尽量减小。


     四．停泵水锤防护问题1．定义：停泵水锤是指水泵装置因突然停电等原因，导致非正常停泵，在其管道系统中，因流速剧烈变化而引起一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象，称为水锤现象。
     2.特点：先发生低压后发生高压，停电后由水泵、电动机旋转部分有一点的转动惯量，转速在不断降低，然后因重力和水力阻力的作用使其流速逐渐降为零，再其后在重力水头的作用下，管道中的水柱又开始向水泵方向倒流，速度由零逐渐加大。倒流水柱冲击普通止回阀时，止回阀迅速关闭，产生极大的水锤压力，我们必须进行防护，不然会在泵房爆管，水淹泵房造成次生灾害。3防护措施
     1)有条件时取消水泵出口止回阀
     2) 试制调压塔（宜在地形有利时）  
     3) 安装水锤消除器  
     4)安装爆破膜
     5)设置水锤吸纳器
     6)用水泵控制阀替代普通止回阀，分用缓闭、速闭加缓闭、速闭等原理。阀门的结构型式多种多样，如：有用水力控制阀组装的缓闭或速闭加缓闭阀，有缓闭蝶形止回阀，导流式速闭止回阀，有速闭加缓闭偏心半球阀、球阀，有速闭加缓闭ROTO阀等等。   
     4．缓闭和速闭阀原理
     1)缓闭是山于当高压水锤波返同时阀门未关闭，其能量通过水泵同流泄出。
     2)速闭不是指一般所谓速闭．是指当管道中水的流速降为零或接近零时，阀门速闭，从公式△h=av/2g看出，v≈0时，水锤增压值△h极小。
     5.阀门的类型选择
     1）在功能可靠的前提下，注重水头损失，这类阀的水头损失差别很大。
     2）速闭阀不能防护负压水锤。
     3）非正常停泵条件下，压力升值不超过0.33倍水泵大工作压力，水泵反转不超过正转的1.3倍。
     五、压力试验问题(略)



性能特点
本系列阀门，智能化程度高、功能齐全、性能稳定可靠，且流阻系数极小，全开时的流阻系数与管道相等。我公司并可根据用户的特殊要求单独进行设计，多方位满足用户对该类产品的需要。
1、电气控制系统采用PLC智能控制，使电气线路大大简化，具有较强的故障自我诊断功能。水电站进水球阀可本地，远程控制，受中控室及与水轮机联动控制，自动化程度高，安全可靠，实现电站“少人值班和无人职守”的管理理念；
2、液控系统采用重锤或蓄能器储能，当水电站停电无电源时，重锤或蓄能器释能，可实现紧急动水关闭球阀，为机组安全运行提供足够的安全保证；
3、适用水头范围广，高可达到1000米水头；
4、流体阻力小，球阀是所有阀类中流体阻力小的一种，即使是缩径球阀，其流体阻力也相当小。
5、开关迅速、方便，只要阀杆转动90°，球阀就完成了全开或全关动作，很容易实现快速启闭。
6、密封性能好。球阀采用双密封设计，即上游设置有“检修密封”，下游侧设 置有“工作密封”，易于保证密封，而且球阀的密封力随着介
   质压力的增加而增大，漏水量很小。
7、阀杆密封可靠。球阀启闭时阀杆只作旋转运动，因此阀杆的填料密封不易被破坏，而且阀杆倒密封的密封力随着介质压力的增加而增大。


四、 运行程序及工作原理
1、运行程序开阀：开启旁通阀→压差平衡→开启主阀→关闭旁通阀关阀：开启旁通阀→关闭主阀→关闭旁通阀
2、工作原理
（1）开阀时，油泵电机启动，油泵将压力油输入蓄能器至液压系统额定压力后停止。开启旁通阀，介质通过旁通管路流向水轮机蜗壳，排气阀排气，待阀门前后     压差达到设定值时，进水液控球阀的开阀油缸动作，开启进水液控球阀。进水液控球阀全开后，关闭旁通阀。
（2）关阀时，开启旁通阀，导通旁通管路。进水液控球阀的关阀油缸动作，关闭进水液控球阀。水电站进水球阀待液控球阀全关后，关闭旁通阀。
（3）在开关阀过程中，运行程序已由联动信号控制，进水液控球阀开关的程时间可调节液压回路上的调速阀实现。
（4）当液压系统在长时间的工作状态下，由于内部液压回路元件有微量泄漏使蓄能器内的油压降至额定下限值时，压力控制器动作启动油泵电机补足压力。
     六．阀门储存等其它问题(略)与本产品相关论文：水轮机减压阀