大型給水工程中調(diào)流調(diào)壓閥調(diào)流調(diào)壓閥是一種活塞式的多功能控制閥，多用于大型給水工程中。詳細介紹了調(diào)流調(diào)壓閥的應用原理、應用指標、應用現(xiàn)狀，并對其應用前景進行了討論。調(diào)流調(diào)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(nèi)蒙古華電包頭第二熱電廠給水工程、太原市城市供水管網(wǎng)調(diào)流調(diào)壓工程等。下面將對其應用原理、應用指標、應用現(xiàn)狀、應用前景進行討論。
1、大型給水工程中調(diào)流調(diào)壓閥調(diào)流調(diào)壓閥的應用原理
調(diào)流調(diào)壓閥主要由閥體、活塞、活塞導軌、內(nèi)置曲柄滑塊機構(gòu)、密封、內(nèi)部零件等組成。主要采用曲柄滑塊帶動活塞運動，在閥體內(nèi)部形成軸向?qū)ΨQ的環(huán)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(diào)節(jié)流量的目的。其具體結(jié)構(gòu)見圖1。圖1 調(diào)流調(diào)壓閥剖面圖
調(diào)流調(diào)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(yōu)點如下：實現(xiàn)流量的控制，可以保持恒定流量;實現(xiàn)大壓差范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)，保持閥后壓力穩(wěn)定;可以選擇手動和電動兩種控制方式，電動調(diào)流調(diào)壓閥還可以實現(xiàn)遠程控制，操作人員無需到達現(xiàn)場，即可根據(jù)需要進行高精度調(diào)節(jié)。本系列電裝具有功能全、性能可靠、控制系統(tǒng)*、體積小、重量輕、使用維護方便等特點?？蓪?閥門實行遠控、集控和自動控制。廣泛用于電力、冶金、石油、化工、造紙、污水處理等行業(yè)。 本產(chǎn)品的性能符合 JB/T8528-1997《普通型閥門電動裝置技術(shù)條件》的規(guī)定。隔爆型的性能符合 GB3836.1-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第 1 部分：通用要求》，GB3836.2-2000《爆炸性氣體環(huán)境用 電氣設(shè)備第 2 部分：隔爆型“d”》及 JB/T8529-1997《隔爆型閥門電動裝置技術(shù)條件》的規(guī)定。 多回轉(zhuǎn)電動裝置按防護類型分：有戶外型和隔爆型； 按控制方式分：有常規(guī)型、整體型和整體調(diào)節(jié)型； 按連接型式分：有轉(zhuǎn)矩型、電站型和推力型。
2、大型給水工程中調(diào)流調(diào)壓閥調(diào)流調(diào)壓閥的應用指標
2.1、水力工況
規(guī)格：公稱直徑DN100mm～DN1600mm；適用介質(zhì)：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(diào)流調(diào)壓閥后，流量、壓力在一定范圍內(nèi)變化，以滿足工況要求。
活塞式控制閥由閥體、活塞、曲柄、連桿、消能裝置、閥桿、軸套、閥座、密封圈等主要部件組成。
活塞式控制閥閥體為流線形軸對稱流道，流體在閥體內(nèi)能被很好地無紊流引導，能顯著降低閥門的噪聲和振動。保證閥門在高壓差下也具有良好的抗氣蝕特性，其允許氣蝕系數(shù)應不大于0.4。
活塞式控制閥具有優(yōu)良的線性調(diào)節(jié)性能，以便控制系統(tǒng)通過出口壓力變送器的反饋信號調(diào)控閥門，保持出水壓力的恒定。
活塞式控制閥具有可靠的密封性能，在調(diào)節(jié)閥處于全關(guān)狀態(tài)下，保證無任何滲漏。
活塞式控制閥在正常運行工況下，無卡阻和有害振動現(xiàn)象，確保設(shè)備安全可靠運行。使用壽命不小于30年。活塞式控制閥具有良好的抗阻塞能力?？蛇m用于有泥沙及小顆粒雜質(zhì)的流體?；钊娇刂崎y在zui大工作壓差和動水啟閉運行工況下，保證整體抗推力安全可靠，不發(fā)生有害的振動。
活塞式控制閥驅(qū)動方式為電機驅(qū)動。電機驅(qū)動裝置應具有良好的防水性能，應動作靈活、安全可靠，手動操作力矩滿足國家標準?；钊娇刂崎y的電動裝置包括電 機、減速蝸輪、機械限位調(diào)節(jié)機構(gòu)、力矩控制機構(gòu)、行程控制機構(gòu)、開度指示機構(gòu)和手動電動轉(zhuǎn)換裝置?；钊娇刂崎y的電動裝置采用機電一體化設(shè)計，
配置現(xiàn)地操作控制箱。
活塞式控制閥的傳動裝置有以下性能：
·閥門過載保護；
·閥門行程保護；
·手動／電動切換裝置；
·閥門開度位置指示裝置；
·閥門開、關(guān)觸點，觸點接線的引出應滿足就地及遠方控制室的要求。
1、線性度好：由于閥體內(nèi)部采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于流體的流量控制特性具有良好的線性度，即使在第—個10%行程中仍具有良好的流量控制效果。
2、抗氣蝕、抗震動：充分利用流體動力學原理進行流道設(shè)計，消除汽蝕和震動現(xiàn)象對管網(wǎng)的損傷，大大提高閥門和管道的使用壽命。
3、工作可靠：合理設(shè)計的流道和密封型式，使該閥可以適用于含有泥沙等小顆粒雜質(zhì)的流體，不會因雜物造成關(guān)閉不嚴而導致泄漏或控制失效。
4、高壓消能：即使在高壓差的情況下，該閥也能有效消除高壓能，將高壓減為低壓，而且不會產(chǎn)生震動和氣蝕現(xiàn)象，有效保證閥門的使用壽命。
5、選材精良：閥門的關(guān)鍵部位如閥座、擋塊、導軌等部件均采用特殊的不鋼筋材料制作，此材料耐磨、耐氣蝕，硬度為普通不鋼筋的三倍。
6、浮動閥座：閥座與錐體的連接采用特殊的硅膠粘合，粘性高，耐剪切．浮動閥座在密封時閥座產(chǎn)生自定心效果，使密封更可靠。
7、流體阻力小：該閥*結(jié)構(gòu)設(shè)計，合理的流道分布，使整個閥門的壓力損失降至影氐有利于節(jié)約整個管網(wǎng)的動力消耗。
8、操作扭矩?。洪y門中的啟閉件為套閘，其運動方向與主管流體流動方向一致，而且有效受力面積小，因此啟閉閥門所需的操力矩也很小，驅(qū)動裝置成本可大幅降低。
2.2、結(jié)構(gòu)與性能規(guī)范
(1)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(diào)節(jié)壓力、流量、消除氣蝕及通斷水流作用。其進出口結(jié)構(gòu)做到平滑順暢，避免因流道結(jié)構(gòu)變化造成的水流紊亂而產(chǎn)生的振動、噪聲和氣蝕，其開啟度與流量成線性關(guān)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(xiàn)行國標。
(4)活塞閥采用金屬與橡膠雙重密封，實現(xiàn)氣泡級密封、零泄漏。
(5)閥門有效啟閉次數(shù)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(shè)備材質(zhì)及防腐規(guī)范
2.3.1、設(shè)備材質(zhì)
(1)設(shè)備制造和安裝設(shè)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(shè)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(zhì)，也不含有影響人身健康的對所輸水的水質(zhì)不利的物質(zhì)。廠家對所使用材料出具部門的衛(wèi)生合格證。
(3)設(shè)備所使用的材料不會產(chǎn)生機械負荷或電氣負荷的過載。
(4)以下為閥門各部件材質(zhì)。閥體：球墨鑄鐵QT500-7;活塞：不銹鋼1Cr18Ni9Ti;活塞導軌：錫黃銅HSn62-1;內(nèi)置曲柄滑塊機構(gòu)：不銹鋼2Cr13;密封圈：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(guān)、位置指示器)。
2.3.2、防腐
閥體內(nèi)外采用靜電粉末噴涂藍色環(huán)氧樹脂，符合GB或同等標準。
2.4、電動執(zhí)行機構(gòu)
(1)供電電源：380V±38V，50Hz。
(2)根據(jù)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(huán)境溫度：-25℃～70℃;100%的相對濕度。
(4)開/關(guān)極限位置均配限位開關(guān)，開和關(guān)的方向均配扭矩開關(guān)以防過載。開關(guān)觸點為純銀制作，具有高額定容量(220V/AC/)和長壽命。
(5)帶有現(xiàn)場機械式閥位指示器，配離合式緊急手輪，供現(xiàn)場進行手動操作。
(6)配備現(xiàn)場控制箱(與電動執(zhí)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(xiàn)誤操作;現(xiàn)場有開、停、關(guān)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(guān)選擇。
(7)閥門的自動調(diào)節(jié)控制，由閥門的現(xiàn)場控制柜內(nèi)完成?，F(xiàn)場控制柜需滿足現(xiàn)場室外安裝的需要，防護等級不小于IP65。閥門現(xiàn)場控制柜可與總控室通過GPRS進行無線數(shù)據(jù)通信，將現(xiàn)場的工作狀態(tài)定時傳送給總控室，并接收控制點的數(shù)據(jù)進行自動調(diào)節(jié)。在現(xiàn)場出現(xiàn)突發(fā)情況(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(tài)，或增加自鎖裝置，增加設(shè)定值，突發(fā)意外情況時，自動按設(shè)定值操作。 
3 、大型給水工程中調(diào)流調(diào)壓閥調(diào)流調(diào)壓閥的應用現(xiàn)狀
調(diào)流調(diào)壓閥在大型給水工程中安裝在輸水管道上，主要發(fā)揮調(diào)節(jié)壓力、流量、消除氣蝕及通斷水流的作用。型號示例： 1.Z30I-18W：多回轉(zhuǎn)電動裝置，輸出轉(zhuǎn)矩 300N·m（30kgf·m），電站型接口，輸出轉(zhuǎn)速 18r/min，大 轉(zhuǎn)圈數(shù) 60，常規(guī)戶外型。 2.Z45T-24B/S：多回轉(zhuǎn)電動裝置，輸出轉(zhuǎn)矩 450N·m（45kgf·m），推力型接口，輸出轉(zhuǎn)速 24 r/min， 大轉(zhuǎn)圈數(shù) 120，隔爆型，帶手動減速箱。 3.Z120-24W/240T：多回轉(zhuǎn)電動裝置，輸出轉(zhuǎn)矩 1200N·m (120kgf·m)，轉(zhuǎn)矩型接口，輸出轉(zhuǎn)速 24 r/min， 大轉(zhuǎn)圈數(shù) 240 圈，整體調(diào)節(jié)型。
3. 工作環(huán)境和主要技術(shù)參數(shù)
3.1 電源：常規(guī)，三相 380V（50Hz）
特殊，三相 660V、415V（50Hz 、60Hz）；
單相 220V、110V（50Hz 、60Hz）
3.2 工作環(huán)境：
3.2.1 環(huán)境溫度：-20~+60℃ （特殊訂貨-40~+80℃）。
3.2.2 相對濕度：≤95%（25℃時）。
3.2.3 防護類型：戶外型用于無易燃、易爆和無腐蝕性介質(zhì)的場所。隔爆型產(chǎn)品有 dⅠ和 dⅡBT4 兩種，dⅠ適用于煤礦非采掘工作面；dⅡBT4 用于工廠，適用于環(huán)境為ⅡA、Ⅱ B 級 T1~T4 組的爆炸性氣體混合物。
3.2.4 防護等級：IP55 （特殊訂貨 IP65、IP67）。
3.3 工作制：短時 10 分鐘 （特殊訂貨 30 分鐘） 。
內(nèi)蒙古華電包頭發(fā)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(xiàn)狀主要使用包頭鋼鐵廠中水及城市中水，安裝有一臺DN800mm調(diào)流調(diào)壓閥作為黃河水進水的流量控制閥門。該調(diào)流調(diào)壓閥2005年底試安裝運行，2006年3月正式使用。根據(jù)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(shù)。
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(chǎn)，為上海市大的水廠。該水廠出水經(jīng)過二級加壓泵站加壓后，供向市區(qū)管網(wǎng)。兩臺DN800mm調(diào)流調(diào)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(xiàn)狀黃河水均由呼延水廠處理后供向市區(qū)。現(xiàn)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(qū)管網(wǎng)大多年久失修，無法承受如此巨大的壓力，所以出廠調(diào)流調(diào)壓閥將出廠水水頭調(diào)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(diào)流調(diào)壓閥發(fā)生故障，沒有可靠的挽救措施，將對下游管網(wǎng)造成巨大沖擊，新建調(diào)流調(diào)壓閥既可以防止此類事故發(fā)生(據(jù)了解，此類事故發(fā)生過一次，引起太原市城區(qū)管網(wǎng)同時發(fā)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(shè)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(wǎng)壓力以保證加壓站進水，從而擴展供水區(qū)域。新建調(diào)流調(diào)壓閥可以提高上游壓力，擴大選址范圍?；谝陨现T多原因，太原市城市供水管網(wǎng)調(diào)流調(diào)壓工程中使用了3臺調(diào)流調(diào)壓閥(1臺DN800mm、2臺DN1200mm)。DN800mm調(diào)流調(diào)壓閥：調(diào)節(jié)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(diào)流調(diào)壓閥：調(diào)節(jié)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(diào)流調(diào)壓閥均采用電動遠程控制，具備良好的壓力線性參數(shù)。 
4、大型給水工程中調(diào)流調(diào)壓閥調(diào)流調(diào)壓閥的應用前景
調(diào)流調(diào)壓閥是實現(xiàn)流量及壓力控制的閥門，現(xiàn)作為一種成熟產(chǎn)品在全國各地大中城市廣泛使用。其市場使用經(jīng)驗已有10多年的歷史，受到普遍好評。未來隨著城市供水區(qū)域擴大，工程要求提高以及自動化程度增強，調(diào)流調(diào)壓閥必將得到更廣闊的發(fā)展空間。
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