上海申弘閥門有限公司
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之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹污水泵站緩閉止回閥水錘計算該工程的設(shè)計與施工分成兩個部分，即：污水泵站、泵站排海壓力管工程。泵站裝機6臺H=201.88kPa，Q=1660m3/h(4用2備)，目前裝機3臺(2用1備)。 地下式泵房，壓力管全長為4060m，DN10000，大泵出口段管徑為DN500。由于壓力管沿途要過河、已建路、海堤等，設(shè)有虹吸、倒虹吸段，故屬于水泵揚程大、輸水管線長、高程變化大的輸水系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在實際運行中極易發(fā)生水錘，而該工程又屬于泵站與壓力管線分開設(shè)計，故沒有進行水錘計算。但從泵站運行安全、維修方便角度出發(fā)，在泵出口設(shè)置了緩閉止回閥，在泵站出口設(shè)置了調(diào)壓井，從而降低整個系統(tǒng)的水錘壓力，降低整個系統(tǒng)的設(shè)計壓力，以節(jié)約土建、設(shè)備投資，提高系統(tǒng)運行的安全性。
污水泵站緩閉止回閥水錘計算止回閥定義
止回閥是指依靠介質(zhì)本身流動而自動開、閉閥瓣，用來防止介質(zhì)倒流的閥門，又稱逆止閥、單向閥、逆流閥、和背壓閥。
止回閥作用
止回閥屬于一種自動閥門，其主要作用是防止介質(zhì)倒流、防止泵及驅(qū)動電動機反轉(zhuǎn)，以及容器介質(zhì)的泄放。止回閥還可用于給其中的壓力可能升至超過系統(tǒng)壓的輔助系統(tǒng)提供補給的管路上。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了給排水用緩閉止回閥(以下簡稱緩閉止回閥)的產(chǎn)品分類、要求、試驗方法，檢驗規(guī)則、標(biāo)志、包裝，運輸及貯存的基本要求。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于公稱壓力PN≤4．0MPa，公稱通徑DN≤4000mm ，工作溫度不大于80℃，工作介質(zhì)為飲用水、原水、工業(yè)循環(huán)水、海水，污水及其他非腐蝕性介質(zhì)的法蘭連接的緩閉止回閥．
2 引用標(biāo)準(zhǔn)
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時，所示版本均為有效，所有標(biāo)準(zhǔn)都會被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探時使用下列標(biāo)準(zhǔn)版本的可能性。
GB／T 9112—1988 鋼制管法蘭類型
GB／T 12220—1989 通用閥門 標(biāo)志
GB／T 12221—1989 法蘭連接金屬閥門 結(jié)構(gòu)長度
GB／T 12236—1989 通用閥門 鋼制旋啟式止回閥
OB／T 12238—1989 通用閥門 法蘭和對夾連接蝶閥
GB／T 13927—1992 通用閥門 壓力試驗
CB／T 13932—1992 通用閥門 鐵制旋啟式止回閥
CB／T 17241．6一1998 整體鑄鐵管法蘭
GB／T 17241．7—1998 鑄鐵管法蘭 技術(shù)條件
JB／T 5296—1991 通用閥門 流量系數(shù)和流阻系數(shù)的試驗方法
JB／T 7748—1995 閥門清潔度及檢查方法
JB／T 7928—1995 通用閥門 供貨要求
3 定義
本標(biāo)準(zhǔn)采用下列定義。
緩閉止回閥 slow closure type check valve 啟閉件(閥瓣、蝶板)借助或不借助介質(zhì)作用力，自動阻止介質(zhì)逆流，并設(shè)有緩閉裝置，是能夠防止破壞性水錘的一種閥門。
4 分類
4．1 產(chǎn)品分類
4.1.1 按結(jié)構(gòu)分為：
a)旋啟式緩閉止回閥；
b)蝶式雙瓣緩閉止回閥；
c)蝶形緩閉止回閥．
4.1．2 按緩閉裝置中采用的阻尼介質(zhì)分為
： a)油壓緩閉止回閥：阻尼介質(zhì)采用機械油，
b)水壓緩閉止回閥；阻尼介質(zhì)采用水．
4.1．3 按緩閉裝置形式分為：
a)自阻尼緩閉止回閥：緩閉裝置裝在閥體內(nèi)，管道介質(zhì)作為阻尼介質(zhì)；
b)外阻尼緩閉止回閥：緩閉裝置裝在閥體外，非管道介質(zhì)作為阻尼介質(zhì)；
c)液控蝶形緩閉止回閥(簡稱液控蝶形止回閥)：由液動裝置控制級閉裝置活塞至工作狀態(tài)，重鍾勢能控制緩閉裝置自動分階段按程序關(guān)閉閥門，具有切斷和緩閉止回兩種功能，能實現(xiàn)泵閥聯(lián)動控制。
4.2 結(jié)構(gòu)形式
緩閉止回閥的結(jié)構(gòu)形式
止回閥的分類
止回閥根據(jù)其結(jié)構(gòu)和安裝方式可分：
一、旋啟式止回閥：旋啟式止回閥的閥瓣呈圓盤狀，繞閥座通道的轉(zhuǎn)軸作旋轉(zhuǎn)運動，因閥內(nèi)通道成流線形，流動阻力比升降式止回閥小，適用于低流速和流動不常變化的大口徑場合，但不宜用于脈動流，其密封性能不及升降式。旋啟式止回閥分單瓣式、雙瓣式和多半式三種，這三種形式主要按閥門口徑來分，目的是為了防止介質(zhì)停止流動或倒流時，減弱水力沖擊。
二、升降式止回閥：閥瓣沿著閥體垂直中心線滑動的止回閥，升降式止回閥只能安裝在水平管道上，在高壓小口徑止回閥上閥瓣可采用圓球。升降式止回閥的閥體形狀與截止閥一樣（可與截止閥通用），因此它的流體阻力系數(shù)較大。其結(jié)構(gòu)與截止閥相似，閥體和閥瓣與截止閥相同。閥瓣上部和閥蓋下部加工有導(dǎo)向套簡，閥瓣導(dǎo)向簡可在閥盞導(dǎo)向簡內(nèi)自由升降，當(dāng)介質(zhì)順流時，閥瓣靠介質(zhì)推力開啟，當(dāng)介質(zhì)停流時，閥瓣靠自垂降落在閥座上，起阻止介質(zhì)逆流作用。直通式升降止回閥介質(zhì)進出口通道方向與閥座通道方向垂直；立式升降式止回閥，其介質(zhì)進出口通道方向與閥座通道方向相同，其流動阻力較直通式小。
三、碟式止回閥：閥瓣圍繞閥座內(nèi)的銷軸旋轉(zhuǎn)的止回閥。碟式止回閥結(jié)構(gòu)簡單，只能安裝在水平管道上，密封性較差。
四、管道式止回閥：閥瓣沿著閥體中心線滑動的閥門。管道式止回閥是新出現(xiàn)的一種閥門，它的體積小，重量較輕，加工工藝性好，是止回閥發(fā)展方向之一。但流體阻力系數(shù)比旋啟式止回閥略大。
五、壓緊式止回閥：這種閥門是做為鍋爐給水和蒸汽切斷用閥，它具有升降式止回閥和截止閥或角閥的綜合機能。
水錘計算
水錘類型判別
μτ0=aυ0τ0/(2gH0)
式中 μ——水管特性常數(shù)，μ＝aυ0/2gH0
υ0——閥門全開啟時的管道流速，m/s
a——介質(zhì)的水錘波速(介質(zhì)為水時，取a=1000 m/s)
H0——上、下游水頭差或水泵揚程，kPa
τ0——無量綱閥門開度(τ0為起始開度)
閥門全開時，τ0=1.0，每臺水泵流量Q=1 660m3/h、揚程H=201.88 kPa。
因為zui不利工況為2臺水泵同時斷電(目前泵站裝機3臺,為2用1備)，屆時管內(nèi)流速v0＝1.174 2 m/s。當(dāng)上、下游水頭差H0=88.10 kPa，則μ=6.657，μτ0＝6.657＞1，屬極限水錘。當(dāng)H0=201.88kPa(水泵揚程)，則μ=2.905，μτ0＝2.905＞1，屬極限水錘。
水錘計算
采用下列公式：
Hmax＝(1+hm)H0
式中 Hmax——zui大水錘壓力，kPa
hm——zui大水錘壓力相對值
對于極限水錘，hm＝σ／2+［(σ+（σ2+4)1/2］
式中 σ——水管特性常數(shù)，σ＝Lv0gH0Ts
L——管道長度，L=4 160 m
Ts——閥門關(guān)閉時間，s
水錘計算結(jié)果見表1。
表1 水錘計算表
水頭 關(guān)閉時間 Ts＝10s Ts＝20s Ts＝30s Ts＝40s Ts＝50s Ts＝60 s H0＝88.10 kPa σ=4160×1.1742 σ＝2.769 σ＝1.846 σ＝1.385 σ＝1.108 σ＝0.923 /(9.81×8.99×10) hm＝8.56 hm＝4.22 hm＝2.64 hm＝1.88 hm＝1.44 =5.539 hm=5.539(5.539+ Hmax＝842.21 Hmax＝459. Hmax＝320. Hmax＝253.72 Hmax＝215.01 (5.5392+4)0.5)/2 kPa 91 kPa 65kPa kPa kPa =31.65 Hmax=(1+31.65) ×88.10=2876.46kPa H0＝201.88 kPa σ＝2.417 σ＝1.209 σ＝0.805 σ＝0.604 σ＝0.483 σ＝0.40 hm＝6.71 hm＝2.14 hm＝1.19 hm＝0.81 hm＝0.61 hm＝0.49 Hmax＝1556.53 kPa Hmax＝633.86 Hmax＝442.07 Hmax＝365.44Hmax＝325.06 Hmax＝300.76 kPa kPa kPa kPa kPa 計算結(jié)果分析
污水泵站采用的HH44X—10型緩閉閥的工作原理如下：
在進口端介質(zhì)壓力作用下，閥瓣自動開啟到位，同時，液壓缸內(nèi)活塞上升到zui高位置，閥門開啟。當(dāng)停泵或介質(zhì)停止流動時，閥瓣在自重和回水壓力下，首先迅速關(guān)閉到緩閉角位置，然后再慢關(guān)到全閉位置，以達(dá)到既停止介質(zhì)大量倒流，又防止水錘升壓的目的。
另外，可旋轉(zhuǎn)緩閉調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)緩閉時間長短（即可調(diào)節(jié)Ts），順時針調(diào)節(jié)時緩閉時間延長，逆時針調(diào)節(jié)時緩閉時間縮短。
主要性能參數(shù)：
公稱壓力：1 MPa
介質(zhì)流速：≤5 m/s
緩閉角：16°
進行系統(tǒng)的水錘計算，目的就是找到合適的關(guān)閉規(guī)律，確定閥門關(guān)閉時間(Ts)，從而確定土建結(jié)構(gòu)設(shè)計強度，確定管道設(shè)計的工作、試驗壓力等級，確定調(diào)壓井的高度等。
通過水錘計算表可以看出：無論上、下游水頭差，還是水泵機組的揚程，只當(dāng)Ts≥40 s時，即閥門從全開到全關(guān)要用40 s時，管道中的水錘值分別小于320.65 kPa、365.44 kPa。
根據(jù)水錘計算結(jié)果，揚程H=201.88 kPa、關(guān)閉時間Ts=40 s時的水錘壓力值應(yīng)選擇較大值，據(jù)此確定泵站排海壓力管工程的設(shè)計管道及混凝土結(jié)構(gòu)的混合室內(nèi)部工作壓力為392.0 kPa，試驗壓力為588.00 kPa，從而確定管材為：泵站出口段、管橋段采用14 mm厚鋼管，壓力管末梢段采用承插接口的預(yù)應(yīng)力混凝土管。
微阻緩閉止回閥的調(diào)試與運行
1 開機調(diào)試前準(zhǔn)備工作
該閥的調(diào)試必須在啟動中進行，在開機前對閥局部機構(gòu)做如下定位：
（1）給隔離裝置膠囊(12)先注滿水；
（2）對微量調(diào)節(jié)閥(10)先打開一半；
（3）活塞調(diào)節(jié)螺桿的調(diào)節(jié)，將使調(diào)節(jié)器拉桿往外拉出全長的1/3，活塞便可伸出2/3并將調(diào)節(jié)螺桿螺母固定；
（4）關(guān)閉排污閥(14)，打開單向閥(16)。
通過以上的粗調(diào)后，便可開機啟動水泵，在水泵開啟后觀察活塞拉桿是否推上去。如果在水泵開啟數(shù)分后，活塞及拉桿同時推上去，說明工作正常，如果拉桿還推不上去，說明活塞沒有推上去，這時應(yīng)該查出原因，進行排除，排除的方法有以下幾種：
(1) 檢查單向閥(16)是否打開；
(2) 檢查壓力管道是否漏汽、 漏水；
(3) 打開活塞處的排汽閥(17)，看是否有壓力水。如果沒有壓力水，應(yīng)該進一步檢查隔離裝置里的膠囊(12)。
以上檢查中如果沒有發(fā)現(xiàn)問題，方可進行調(diào)試。
2.2 調(diào)試
(1) 觀察活塞回來的速度。先打開活塞裝置處的排汽閥(17)，觀察活塞螺桿的回來速度，時間在15～30s即可。
(2) 關(guān)閉活塞裝置處的排汽閥(17)，此間活塞及拉桿同時推上去，同時應(yīng)觀察活塞螺桿(8) 上去的時間，應(yīng)在15～30s之間。
(3) 活塞拉桿上去的時間快慢是靠微量調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)的。順時針小，反之大。
初調(diào)后就可停機，在停機時要觀察是否緩閉消聲，機組是否倒轉(zhuǎn)。如果緩閉消聲而不產(chǎn)生倒轉(zhuǎn)，說明已調(diào)試好了，如產(chǎn)生倒轉(zhuǎn)說明微量調(diào)節(jié)閥(10)調(diào)的太大，這時應(yīng)該向順時針調(diào)。反之，就達(dá)不到消聲的目的，可能產(chǎn)生水錘。所以，根據(jù)停機時的實際情況決定微量調(diào)節(jié)閥(10)調(diào)節(jié)的大小。
2.3 運行
通過以上調(diào)試，該閥就可正常運行了，在運行中應(yīng)注意以下事項：
（1）在運行中首先要保證有一定的壓力水；
（2）一定要保持活塞及調(diào)整螺桿同時推上去；
（3）定時打開排污閥。
結(jié)論
①泵站調(diào)試期間,建議3臺機組上安裝的緩閉閥關(guān)閉時間確定為Ts≥40 s。
②正常運行期間，禁止2臺機組同時停機。
③另外,關(guān)于止回閥的選擇,應(yīng)注意其關(guān)閉規(guī)律,為二段關(guān)閉:*段在較短時間內(nèi)閥瓣關(guān)到小開度(本工程選用16°),然后緩閉其余開度。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥
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