试论多功能水泵控制阀在水厂的应用

凌沈晶

摘 要：多功能水泵控制阀在解决水厂泵站的安全问题上作出了较大的贡献，不仅能解决漏水等问题，还能带来更高的经济效益。从多功能水泵控制阀的结构、基本功能和工作原理上对其进行了简单介绍，并从实际案例出发，对其应用情况进行了分析，总结了多功能水泵控制阀的特点。

关键词：多功能水泵；控制阀；水厂；直流式阀体

中图分类号：TU991 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.138

多功能水泵控制阀是一种聚集了多种功能的新型水力控制阀，这种控制阀不仅实现了对水泵的多功能控制，还有效地减少了人力、物力的消耗，提高了工作效率，保障了管路的安全。目前，多功能水泵控制阀已在多个水厂得到了广泛应用，高层建筑的水系统或水泵出口管路具有较高的安全性和可靠性，实现了自动化简约管理，为工厂企业创造了更高的经济效益。

1 多功能水泵控制阀

1.1 多功能水泵控制阀的结构

多功能水泵控制阀采用直流式阀体，主要由主阀、调节阀和接管系统构成。主阀的控制室优化了传统的水力控制阀，采用双控制室结构，加强了总体的控制功能。主阀包括主阀板、阀体、主阀板座、缓闭阀板、阀杆、膜片座和膜片压板等装置，调节阀包括进水调节阀、过滤器和出水调节阀等装置，如图1所示。

图1 多功能水泵控制阀结构示意图

1.2 多功能水泵控制阀的基本功能

多功能水泵控制阀的功能阀件主要有闸阀、逆止阀和水锤消除器，这3个阀件在水泵运行中分别发挥着不同的作用，共同实现了对水泵出口的一次性多功能调节，简化了操作和管理步骤，也提高了运行的安全性和稳定性。

1.2.1 闸阀

闸阀的一般状态为关闭，会随着水泵系统的运行而逐渐打开，同时，随着水泵的停机而逐渐关闭。在水泵运行过程中，水锤效应产生的强压可能会对管道系统造成较大的破坏，加深水泵装置的磨损度，增加运行操作时的危险系数，进而缩短使用寿命。闸阀在开启时速度较缓，水泵停机时会迅速启动关闭指令，但到达一定程度后会缓慢关闭，这种控制功能减小了水流迅速停止对管道和阀门的冲击力。同时，闸阀也有效降低了水泵启动时的电机负荷。轴功率一般设计为30%，最小轴功率出现在水泵零流量时。当水泵装置进行常规检修时，闸阀可有效规避压水管水回流的现象，从而为检修工作创造安全、可靠的环境。

1.2.2 逆止阀

在水泵运行的过程中，如果突然出现断电的状况，则一般会形成水倒流的现象。为了防止严重的安全事故发生，需要进行必要的应急处理，而逆止阀即是实现这一功能的主要装置。断电现象一旦发生，逆止阀会立即启动，阀门的突然关闭容易导致水锤效应出现，如果水压过大、管道承压不足，则易引发

管道劈裂等安全事故。

1.2.3 水锤消除器

水泵运行时最大的危险因素即出现水锤效应，闸阀的缓慢启动和关闭功能可在阻止流体流动的情况下进行有效控制，然而，未对水流进行阻止时，可通过水锤消除器对水锤效应进行控制，对水外锤和浪涌引起的不规则水击波震荡等流体在传输过程中容易发生的现象进行防范，有效消除这类现象产生的冲击力和破坏力。

1.3 多功能水泵控制阀的工作原理

多功能水泵控制阀主要有水泵启动前、水泵启动后和水泵停机三种主要工作状态。在水泵启动前，闸阀处于关闭状态，主阀板承受了阀门出口端的压力，进口段的压力水会直接与膜片控制器的上腔相通；水泵启动后，水流通过与膜片控制器上腔相通的管道缓慢进入膜片控制器下腔，并保持一定的低压环境，从而实现对控制阀开启速度的控制。主阀板会在开启的过程中逐渐上升，但当水泵停机时，主阀板因进口端压力的骤减而开始下滑，并在零流量状态下关闭。此时，出口端膜片控制器下腔的水流会通过连接管进入上腔，同时，下腔水也从进口端的连接管回到进口端，从而实现控制阀的缓慢关闭。

2 多功能水泵控制阀应用实例分析

2.1 水厂概况

余杭区仁和獐山水厂于2000年正式投产运行，取水泵房内有6台高压水泵，型号为KQNS/J700-M19/621，转速为990 r/min的额定转速，流量为4 800.0 m3/h，扬程为47.0 m。未使用多功能控制阀期间，多次出现止回阀漏水、阀门松口等安全事故隐患。仁和水厂于2012年建成，在工况类似的情况下采用JD745X—10型多功能水泵控制阀代替了原有的止回阀和电动蝶阀。建成后3年内未发生漏水或管道破裂等安全事故，实际运行过程中具有4 700.0 m3/h的流量，42.0 m的扬程。水泵停止运行时的最大压力低于1.5倍的工作压力，最大反转速度低于1.2倍的额定转速。

2.2 多功能水泵控制阀的安装

多功能水泵控制阀在安装时应拆除原有的止回阀和水锤消除器，保留蝶阀。安装位置低于水泵的中心线位置，以便在阀门关闭时具有更慢的反转速度，从而对水泵系统起到一定的保护作用。出口端的蝶阀主要用于检修时防止水倒流，在安装时可反向安装，即保证蝶阀的水流方向箭头指向水泵。具体的安装结构如图2所示。

图2 水泵出水端多功能水泵控制阀安装示意图

2.3 多功能水泵控制阀的调试和运行

在调试运行时，应先保证蝶阀处于全开状态，由管道连接装置上的球阀控制多功能水泵控制阀的开闭速度。3台多功能水泵控制阀的运行数据如表1所示。

表1 仁和水厂运行3年的实际数据

开、关

次数/次 自动开

启时间/s 自动关

闭时间/s 压力差/MPa

多功能水泵控制阀1 2 187 25 10 0.01

多功能水泵控制阀2 1 128 35 10 0.015

多功能水泵控制阀3 513 30 10 0.015

2.4 多功能水泵控制阀的运行数据分析

在3年的运行时间中，控制阀累计开、闭次数达3 828次，期间未出现安全事故。由此可见，该控制阀具有一定的安全性和稳定性。控制阀的自动启动时间平均为30 s，在水泵系统启动前，泵口的压力较大，待开启稳定后，泵口压力逐渐下降，前、后压差为0.01～0.02 MPa。因此，在水泵开、闭的过程中，安装多功能水泵控制阀后比原有装置的损失阻力更小。

3 多功能水泵控制阀的优势分析

3.1 具有节能优势

安装多功能水泵控制阀后的水头损失更小，可提高泵站的运行效率。对比仁和獐山水厂改造前后，流量减少了100.0 m3/h，扬程降低了5.0 m，泵的效率提升约了0.3%，实际年平均节电可达约10 000 kW·h。因此，在消耗更低的电能的情况下，能达到更高的供水量，具有节能优势，可在更短的时间内收回成本。

3.2 更易控制

多功能水泵控制阀可实现一个控制阀对多个功能的控制，在实际运用中，不需要进行多次手动操作，具有自动化处理功能，可在水泵系统的开、闭过程中，利用阀门启动前、后的水压差进行动力控制，节省了大量的费用，也降低了安全事故的发生率。

3.3 延长了使用寿命

该厂在改造投产后的3年内未发生任何安全事故，水泵系统的各处装置具有较低的磨损率，降低了检修费用，延长了各装置的使用寿命。

4 结束语

本文基于水泵系统的运行状态对各部件的工作原理进行了分析，并对运行参数进行了研究。研究发现，多功能水泵控制阀具有节能、易操作和使用寿命长的优势。

参考文献

[1]李杰，李文英.多功能水泵控制阀动态性能的数值模拟研究[J].煤矿机电，2010，9（2）：22-24.

[2]冯德华.多功能水泵控制阀在循环水泵站中的应用[J].节能，2013，32（10）：64-65.

〔编辑：张思楠〕