调流调压阀的应用

    调流调压阀又称活塞式多功能控制阀，因其具有多种控制功能（如水位控制功能、减压控制功能、持压泄压控制功能、流量控制功能等），能起到无气蚀、无紊流、无振动、耐泥沙等作用，故在当今大型给水工程中广泛应用，例如长江三峡左岸电站工程、黄河小浪底水电站水利枢纽工程、内蒙古华电包头第二热电厂给水工程、太原市城市供水管网调流调压工程等。下面将对其应用原理、应用指标、应用现状、应用前景进行讨论。

    1 调流调压阀的应用原理

    调流调压阀主要由阀体、活塞、活塞导轨、内置曲柄滑块机构、密封、内部零件等组成。主要采用曲柄滑块带动活塞运动，在阀体内部形成轴向对称的环形流道，并有效地控制流通面积，形成从入口到出口截面为递减的流道，从而使流体的流速渐升，并通过圆周方向上的多孔，向管路中心方向形成射流对撞，从而达到消能减压、调节流量的目的。其具体结构见图1。

图1 调流调压阀剖面图

    调流调压阀在小流量工况时阀门对流体具有良好的消能效果，有效防止气蚀；当大流量工况时，阀门可消减流体部分能量，并对流体的部分能量有所保留，保证阀门具有足够的过流能力。其主要优点如下：实现流量的精确控制，可以保持恒定流量；实现大压差范围内的调节，保持阀后压力稳定；可以选择手动和电动两种控制方式，电动调流调压阀还可以实现远程控制，操作人员无需到达现场，即可根据需要进行高精度调节。

    2 调流调压阀的应用指标

    2.1 水力工况

    规格：公称直径DN100mm～DN1600mm

    适用介质：水。

    适用温度：0℃～70℃。

    公称压力：PN＝1.0MPa～4.0MPa。

    工况基本条件：在输配水管道上安装阀门，使水通过调流调压阀后，流量、压力在一定范围内变化，以满足工况要求。

    2.2 结构与性能规范

    （1）阀体一体化整体铸造，确保坚固耐用。阀门整体及阀体、活塞、阀轴等主要部件，使用寿命不少于50年。

    （2）阀门安装在输水管道上，起调节压力、流量、消除气蚀及通断水流作用。其进出口结构做到平滑顺畅，避免因流道结构变化造成的水流紊乱而产生的振动、噪声和气蚀，其开启度与流量成线性关系。

    （3）阀门与管道的连接形式为法兰连接，法兰连接尺寸符合现行国标。

    （4）活塞阀采用金属与橡胶双重密封，实现气泡级密封、零泄漏。

    （5）阀门有效启闭次数可达5万次以上。

    （6）阀门自身水头损失不大于2m水柱。

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    2.3 设备材质及防腐规范

    2.3.1设备材质

    （1）设备制造和安装设备所使用的材料，从强度、韧性和耐久性方面都满足最新要求，材料没有任何损伤和缺陷。

    （2）设备所使用的与水接触的材料，都不含有异味或有毒性的物质，也不含有影响人身健康的对所输水的水质不利的物质。厂家对所使用材料出具权威部门的卫生合格证。

    （3）设备所使用的材料不会产生机械负荷或电气负荷的过载。

    （4）以下为阀门各部件材质。阀体：球墨铸铁QT500-7；活塞：不锈钢1Cr18Ni9Ti；活塞导轨：锡黄铜HSn62-1；内置曲柄滑块机构：不锈钢2Cr13；密封圈：丁腈橡胶，阀体密封圈采用1Cr18Ni9Ti组合材料；阀门其他零部件：不锈钢；齿轮箱：选用涡轮蜗杆齿轮箱（配限位开关、位置指示器）。

    2.3.2 防腐

    阀体内外采用静电粉末喷涂蓝色环氧树脂，符合GB或同等标准。

    2.4 电动执行机构

    （1）供电电源：380V±38V，50Hz。

    （2）根据IEC529，耐候防护等级符合IP68，防尘防水，可全天候工作。

    （3）适用于环境温度：-25℃～70℃；100%的相对湿度。

    （4）开/关极限位置均配限位开关，开和关的方向均配扭矩开关以防过载。开关触点为纯银制作，具有高额定容量（220V/AC/5A）和长寿命。

    （5）带有现场机械式阀位指示器，配离合式紧急手轮，供现场进行手动操作。

    （6）配备现场控制箱（与电动执行器为机电一体化），功能要求如下：有阀位开度位置反馈传感器RWG（两线制），输出4mA～20mA模拟量信号；有阀门定位器，能接受4mA～20mA的控制信号，使阀门精确定位，灵敏度为0.25%～2.5%；可进行远程/手动两种控制方式的选择，而且可以锁定在其中一种方式下，以免出现误操作；现场有开、停、关3个控制按钮及相应的指示灯；用于遥控的信号继电器有远程/手动选择、开/关选择。

    （7）阀门的自动调节控制，由阀门的现场控制柜内完成。现场控制柜需满足现场室外安装的需要，防护等级不小于IP65。阀门现场控制柜可与总控室通过GPRS进行无线数据通信，将现场的工作状态定时传送给总控室，并接收控制点的数据进行自动调节。在现场出现突发情况（如突然断电、雷击、不明故障等）时，活塞阀应可自动锁定保持原有状态，或增加自锁装置，增加设定值，突发意外情况时，自动按设定值操作。

    3 调流调压阀的应用现状

    调流调压阀在大型给水工程中安装在输水管道上，主要发挥调节压力、流量、消除气蚀及通断水流的作用。

    内蒙古华电包头发电有限公司拥有2台装机容量60kWh机组，2006-2008年期间采用黄河水为其主要水源，供凉水塔补水使用，现状主要使用包头钢铁厂中水及城市中水，安装有一台DN800mm调流调压阀作为黄河水进水的流量控制阀门。该调流调压阀2005年底试安装运行，2006年3月正式使用。根据运行人员介绍，最大流量2200m3/h，最小流量200m3/h，具有良好的线性参数。

    上海市自来水市北有限公司杨树浦水厂始建于1881年，1883年投产，为上海市最大的水厂。该水厂出水经过二级加压泵站加压后，供向市区管网。两台DN800mm调流调压阀安装在杨树浦水厂下属二级加压泵站清水池进水口处，2004年投入使用，采用电动控制，保持清水池流量恒定。

    太原市现状黄河水均由呼延水厂处理后供向市区。现状呼延水厂清水池池底标高为851m，采用重力流供水方式，因市区管网大多年久失修，无法承受如此巨大的压力，所以出厂调流调压阀将出厂水水头调整为830m，是对能源的一种极大浪费。另外，一旦呼延水厂出厂调流调压阀发生故障，没有可靠的挽救措施，将对下游管网造成巨大冲击，新建调流调压阀既可以防止此类事故发生（据了解，此类事故发生过一次，引起太原市城区管网同时发生多处爆管事件），又可减少对能源的浪费。伴随着太原市的道路新建及改造工程，太原市自来水公司将配套建设胜利东街加压站、阳兴河街加压站、太行路加压站。目前各加压站选址已基本确定，急需提高管网压力以保证加压站进水，从而扩展供水区域。新建调流调压阀可以提高上游压力，扩大选址范围。基于以上诸多原因，太原市城市供水管网调流调压工程中使用了3台调流调压阀（1台DN800mm、2台DN1200mm）。DN800mm调流调压阀：调节流量范围0m³/h～3760m³/h，阀前压力0.6MPa～0.8MPa，阀后压力0.3MPa～0.4MPa；DN1200mm调流调压阀：调节流量范围0m³/h～8200m³/h，阀前压力0.6MPa～0.8MPa，阀后压力0.3MPa～0.4MPa。调流调压阀均采用电动远程控制，具备良好的压力线性参数。

    4 调流调压阀的应用前景

    调流调压阀是实现流量及压力控制的首选阀门，现作为一种成熟产品在全国各地大中城市广泛使用。其市场使用经验已有10多年的历史，受到普遍好评。未来随着城市供水区域扩大，工程要求提高以及自动化程度增强，调流调压阀必将得到更广阔的发展空间。