調流調壓閥在水電站應用

                     上海申弘閥門有限公司

之前介紹減壓閥入口壓力小于設定值，現在介紹調流調壓閥在水電站應用調流調壓閥又稱活塞式多功能控制閥，因其具有多種控制功能（如水位控制功能、減壓控制功能、持壓泄壓控制功能、流量控制功能等），能起到無氣蝕、無紊流、無振動、耐泥沙等作用，故在當今大型給水工程中廣泛應用，例如長江三峽左岸電站工程、黃河小浪底水電站水利樞紐工程、內蒙古華電包頭第二熱電廠給水工程、太原市城市供水管網調流調壓工程等。下面將對其應用原理、應用指標、應用現狀、應用前景進行討論。

 總結國內設計制造及實用經驗的基礎上，根據流體力學特性而開發出來的調速調壓型閥門。已經在電站、引水、供水等領域得到了廣泛的應用。經過改進的本系列流量調節閥不但適用于清水，對于天然江河湖泊水、輕度污水具有良好的耐受能力。從設計結構和材料選用上解決了多年來流量調節閥易結垢，卡阻，驅動裝置偏大的難題。活塞流量調節閥用途
本閥主要用在水廠、電廠、引水工程等介質為水的管網系統，起調節管道介質流量、流態以及調節管網壓力的作用。電動調流調壓閥特點 該閥*于傳統流量調節閥的特點就在于它的結構設計和材料選用使其不怕污水堵塞滑道，不怕結垢現象，不易卡阻。驅動裝置明顯減小。該閥可自動調節預先設定的管道介質參數值，使之在一定精度內保持恒定，且精度范圍也可以進行調整。該閥具有良好的耐氣蝕特性，閥體內壁的筋板兼有整流板的作用，可以分散水流，防止氣蝕。同時，也減小了閥門的噪音和活塞的振動。該閥的控制系統可采用集成電子電路，體積小，可靠性好，靈敏度高，安裝調試方便。全關滲漏量為零，可作為截止閥使用。不必另設其他截止閥門。如控制程度及精度要求不是很高，該閥的控制可以采用手動或普通電動形式。可以臥式安裝，也可以立式安裝。
   1 調流調壓閥在水電站應用調流調壓閥的應用原理
    調流調壓閥主要由閥體、活塞、活塞導軌、內置曲柄滑塊機構、密封、內部零件等組成。主要采用曲柄滑塊帶動活塞運動，在閥體內部形成軸向對稱的環形流道，并有效地控制流通面積，形成從入口到出口截面為遞減的流道，從而使流體的流速漸升，并通過圓周方向上的多孔，向管路中心方向形成射流對撞，從而達到消能減壓、調節流量的目的。其具體結構見圖1。

圖1 調流調壓閥剖面圖
    調流調壓閥在小流量工況時閥門對流體具有良好的消能效果，有效防止氣蝕；當大流量工況時，閥門可消減流體部分能量，并對流體的部分能量有所保留，保證閥門具有足夠的過流能力。其主要優點如下：實現流量的控制，可以保持恒定流量；實現大壓差范圍內的調節，保持閥后壓力穩定；可以選擇手動和電動兩種控制方式，電動調流調壓閥還可以實現遠程控制，操作人員無需到達現場，即可根據需要進行高精度調節。

    2 調流調壓閥的應用指標
    2.1 水力工況
    規格：公稱直徑DN100mm～DN1600mm
    適用介質：水。
    適用溫度：0℃～70℃。
    公稱壓力：PN＝1.0MPa～4.0MPa。
    工況基本條件：在輸配水管道上安裝閥門，使水通過調流調壓閥后，流量、壓力在一定范圍內變化，以滿足工況要求。
    2.2 結構與性能規范
    （1）上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,水減壓閥閥體一體化整體鑄造，確保堅固耐用。閥門整體及閥體、活塞、閥軸等主要部件，使用壽命不少于50年。
    （2）閥門安裝在輸水管道上，起調節壓力、流量、消除氣蝕及通斷水流作用。其進出口結構做到平滑順暢，避免因流道結構變化造成的水流紊亂而產生的振動、噪聲和氣蝕，其開啟度與流量成線性關系。
    （3）閥門與管道的連接形式為法蘭連接，法蘭連接尺寸符合現行國標。
    （4）活塞閥采用金屬與橡膠雙重密封，實現氣泡級密封、零泄漏。
    （5）閥門有效啟閉次數可達5萬次以上。
    （6）閥門自身水頭損失不大于2m水柱。

 2.3 設備材質及防腐規范
    2.3.1設備材質
    （1）設備制造和安裝設備所使用的材料，從強度、韌性和耐久性方面都滿足要求，材料沒有任何損傷和缺陷。
    （2）設備所使用的與水接觸的材料，都不含有異味或有毒性的物質，也不含有影響人身健康的對所輸水的水質不利的物質。廠家對所使用材料出具部門的衛生合格證。
    （3）設備所使用的材料不會產生機械負荷或電氣負荷的過載。
    （4）以下為閥門各部件材質。閥體：球墨鑄鐵QT500-7；活塞：不銹鋼1Cr18Ni9Ti；活塞導軌：錫黃銅HSn62-1；內置曲柄滑塊機構：不銹鋼2Cr13；密封圈：丁腈橡膠，閥體密封圈采用1Cr18Ni9Ti組合材料；閥門其他零部件：不銹鋼；齒輪箱：選用渦輪蝸桿齒輪箱（配限位開關、位置指示器）。
    2.3.2 防腐
    閥體內外采用靜電粉末噴涂藍色環氧樹脂，符合GB或同等標準。
    2.4 電動執行機構
    （1）供電電源：380V±38V，50Hz。
    （2）根據IEC529，耐候防護等級符合IP68，防塵防水，可全天候工作。
    （3）適用于環境溫度：-25℃～70℃；99%的相對濕度。
    （4）開/關極限位置均配限位開關，開和關的方向均配扭矩開關以防過載。開關觸點為純銀制作，具有高額定容量（220V/AC/）和長壽命。
    （5）帶有現場機械式閥位指示器，配離合式緊急手輪，供現場進行手動操作。
    （6）配備現場控制箱（與電動執行器為機電一體化），功能要求如下：有閥位開度位置反饋傳感器RWG（兩線制），輸出4mA～20mA模擬量信號；有閥門定位器，能接受4mA～20mA的控制信號，使閥門定位，靈敏度為0.25%～2.5%；可進行遠程/手動兩種控制方式的選擇，而且可以鎖定在其中一種方式下，以免出現誤操作；現場有開、停、關3個控制按鈕及相應的指示燈；用于遙控的信號繼電器有遠程/手動選擇、開/關選擇。
    （7）閥門的自動調節控制，由閥門的現場控制柜內完成。現場控制柜需滿足現場室外安裝的需要，防護等級不小于IP65。閥門現場控制柜可與總控室通過GPRS進行無線數據通信，將現場的工作狀態定時傳送給總控室，并接收控制點的數據進行自動調節。在現場出現突況（如突然斷電、雷擊、不明故障等）時，活塞閥應可自動鎖定保持原有狀態，或增加自鎖裝置，增加設定值，突發意外情況時，自動按設定值操作。

    3 調流調壓閥的應用現狀
    調流調壓閥在大型給水工程中安裝在輸水管道上，主要發揮調節壓力、流量、消除氣蝕及通斷水流的作用。
    內蒙古華電包頭發電有限公司擁有2臺裝機容量60kWh機組，2006-2008年期間采用黃河水為其主要水源，供涼水塔補水使用，現狀主要使用包頭鋼鐵廠中水及城市中水，安裝有一臺DN800mm調流調壓閥作為黃河水進水的流量控制閥門。該調流調壓閥2005年底試安裝運行，2006年3月正式使用。根據運行人員介紹，大流量2200m3/h，小流量200m3/h，具有良好的線性參數。
    上海市自來水市北有限公司楊樹浦水廠始建于1881年，1883年投產，為上海市大的水廠。該水廠出水經過二級加壓泵站加壓后，供向市區管網。兩臺DN800mm調流調壓閥安裝在楊樹浦水廠下屬二級加壓泵站清水池進水口處，2004年投入使用，采用電動控制，保持清水池流量恒定。

    太原市現狀黃河水均由呼延水廠處理后供向市區。現狀呼延水廠清水池池底標高為851m，采用重力流供水方式，因市區管網大多年久失修，無法承受如此巨大的壓力，所以出廠調流調壓閥將出廠水水頭調整為830m，是對能源的一種極大浪費。另外，一旦呼延水廠出廠調流調壓閥發生故障，沒有可靠的挽救措施，將對下游管網造成巨大沖擊，新建調流調壓閥既可以防止此類事故發生（據了解，此類事故發生過一次，引起太原市城區管網同時發生多處爆管事件），又可減少對能源的浪費。伴隨著太原市的道路新建及改造工程，太原市自來水公司將配套建設勝利東街加壓站、陽興河街加壓站、太行路加壓站。目前各加壓站選址已基本確定，急需提高管網壓力以保證加壓站進水，從而擴展供水區域。新建調流調壓閥可以提高上游壓力，擴大選址范圍。基于以上諸多原因，太原市城市供水管網調流調壓工程中使用了3臺調流調壓閥（1臺DN800mm、2臺DN1200mm）。DN800mm調流調壓閥：調節流量范圍0m3/h～3760m3/h，閥前壓力0.6MPa～0.8MPa，閥后壓力0.3MPa～0.4MPa；DN1200mm調流調壓閥：調節流量范圍0m3/h～8200m3/h，閥前壓力0.6MPa～0.8MPa，閥后壓力0.3MPa～0.4MPa。調流調壓閥均采用電動遠程控制，具備良好的壓力線性參數。

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    4 調流調壓閥的應用前景
    調流調壓閥是實現流量及壓力控制的閥門，現作為一種成熟產品在全國各地大中城市廣泛使用。其市場使用經驗已有10多年的歷史，受到普遍好評。未來隨著城市供水區域擴大，工程要求提高以及自動化程度增強，調流調壓閥必將得到更廣闊的發展空間。與本產品相關論文：水輪機減壓閥