水力發電閥門選型

                        水力發電閥門選型

                        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，現在介紹水力發電閥門選型本文對自來水廠站如何正確選擇與應用閥門的問題，如殼體材料、涂裝、停泵水錘防護、水頭損失、壓力試驗等進行了重點、簡要的描述，達到提高閥門生產質量和用戶科學運行管理的技術水平。
     一．水力發電閥門選型殼體材料問題   
     有多種才可以滿足給排水用閥門殼體的使用要求，但是，正確、合理的選擇，苦獲得閥門的使用壽命和的性能。
     根據2004年住建部第218號文件規定，灰鑄鐵管材、管件“不得用于城鎮供水、燃氣等市政管道系統。門徑>400mm的管材及管件不允許在污水處理廠、排水泵站及市政排水管網中的壓力管線中使用”的要求，城鎮供水用閥門殼體材料排除了灰鑄鐵。球墨鑄鐵和鑄鋼比較，強度相當，但耐化學腐蝕能力前者是后者的兩倍，且適宜在工作溫度一30℃—350℃之間，PN≤4．OMPa的供水閥門使用。球墨鑄鐵所以比鑄鋼耐腐蝕性能強，主要原因是球鐵的含碳量是鑄鋼的10倍，球鐵巾的碳以球狀石墨的形式存在，球狀石墨比片狀石墨化學穩定性強很多。
     近年來，世界各工業國家的給排水用閥門殼體材料也都是采用相當QT400—15或QT450——10的材料，目前我國對殼體材料用球墨鑄鐵認識已經普及了，各牌號球鐵抗拉強度基本達到，但球化率不穩定．參差不齊，一些廠家的球化率低于80％，特別延伸率不達標，我們選擇閥門生產廠家時，應要求提供金相和村料延伸率數據，必要時應抽查。

 
   二、 涂裝問題
     目前我們大部分閥門生產廠家沒有自己符合標準的涂裝生產線，大多是外協加工，由于驗收、檢驗項目不標準、不全面，涂裝前金屬表面未*除銹，漆膜很快脫落，造成殼體銹蝕。
     我們的要求是：
     1．涂裝前鑄件表面必須經拋丸（噴砂）處理，去除氧化皮、污垢，表面粗糙度達到Sa21/2級，6小時涂裝。
     2．一般工件加熱240℃，固化溫度220℃，進行無毒環氧樹脂粉末靜電噴涂，內表面涂層厚度250um(直埋的300um)，外表面棱角處不低于150um。
     3．檢測項目包括：厚度、附著力、硬度、絕緣性、抗沖擊性等5項，在工廠應按一定抽取比例檢測，驗收時可抽取樣品檢測。。


     三．水頭損失問題
我國是能源短缺且浪費嚴重的圉家，生產同樣產品耗電量是世界平均水平的4倍，我國有城市自來水凈化水廠約4000座，還在不斷更新、擴建、新建，管網長度近40萬Km，裝有閥門約80萬臺，在自來水廠，泵閥是用電大戶。節能減排作為國策，我們各行各業都應有清醒的認識，認真負責從本行業做起，閥門的用量很大，節能問題突出，至今尚未得到充分重視，生產閥門和選用閥門，要把水頭損失大小作為評價閥門質量優劣的重要指標之一。   
     1．舉例：DN600的閥門，對應水泵流量Q=2500m3／h，閥門水頭損失每增加lm，即水泵揚程對應要提升1m，如果全年運行365天，即8760h．水泵效率η1=0.8，電機效牢η2=0.9，聯軸器效率η3=0.95.
那么1年的耗電量F，如下式計算：
H=rQH/η (kgf• m/s)=rQH／102η(kW)
則開工率99%時：
F=(rQH×365×24)／(10η1η2η3)(kwh／a)
式中：N一一水泵軸功率kw
            η一一水泵機組總效?摹
            F一一年耗電量kwh／a
            r一一水的容量1000kg/m3
            Q一一水泵或閥門流量m3/s
                          (2500/3600=0.7m3/s)   
            H一一水泵揚程m  
            η1一一水泵效率0.8
            η2一一電機效率0.9
            η3一一聯軸器效率0.95
于是：
F=(rQH×365×24)／(102η1η2η3)(kWh／a)
=(1000×0.7×1×365×24)／(102×0.8×0.9×
0.95)≈87900(kWh／a)
     即全年用電87900度，由此可見，全國所用閥門數十萬臺，如不重視水頭損失問題，將嚴重浪費能源。
     2.具備同樣性能的閥門，可有不同的結構型式，我們在選用時，應優先選用水頭損失小的閥門種類，閥門水義損失大小，和不同閥門的水頭損失系數ζ有關，其大小取決于閥門公稱尺寸、結構以及內腔形狀等等，內腔在介質流程中，每步結構形狀都可看作是一個產生阻力的元件系統(如介質流動轉彎、孔口、擴大、縮小、再轉彎)，所以整個閥門的水頭損失，是各元什水頭損失的總和，各元件的水頭損失系數在手冊中可以查到。閥門的水頭損失系數亦稱流阻系數。計算方法如下：
            △h =ζv2=／2g(m)
式中：△h—閥門水火損失m
           ζ—閥門水頭損失系數
           v—過閥流速m／s
           g—重力加速度m／s2


     3．各類閥門水頭損失比較表(略)
     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,水減壓閥從表中不難看出，水力控制閥的水頭損失，在上述各類中閥門中是大的，應滇慎重選用，除非必須選用時，應優先選用水頭損失相對較小的閥門。
     用水力掙制閥主閥設計的多功能水泵控制閥(水力控制閥)的水頭損失系數值ζ，從表中查出Y型為1.4= 2.5，⊥型的為4.3-6.1，目前使用較為廣泛，從長遠講不宣使用。
     對生產廠家來說，一種主閥，配置不同的先導閥和接管系統，可產生20多種功能的閥門，很方便，這主要是對閥門生產企業方便有利。
     減壓閥和調流調壓閥是用結構的水頭損失調流調壓的，因此水頭損失△h不在比較之列，但全開時也應盡量減小。


     四．停泵水錘防護問題1．定義：停泵水錘是指水泵裝置因突然停電等原因，導致非正常停泵，在其管道系統中，因流速劇烈變化而引起一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現象，稱為水錘現象。
     2.特點：先發生低壓后發生高壓，停電后由水泵、電動機旋轉部分有一點的轉動慣量，轉速在不斷降低，然后因重力和水力阻力的作用使其流速逐漸降為零，再其后在重力水頭的作用下，管道中的水柱又開始向水泵方向倒流，速度由零逐漸加大。倒流水柱沖擊普通止回閥時，止回閥迅速關閉，產生極大的水錘壓力，我們必須進行防護，不然會在泵房爆管，水淹泵房造成次生災害。3防護措施
     1)有條件時取消水泵出口止回閥
     2) 試制調壓塔（宜在地形有利時）  
     3) 安裝水錘消除器  
     4)安裝爆破膜
     5)設置水錘吸納器
     6)用水泵控制閥替代普通止回閥，分用緩閉、速閉加緩閉、速閉等原理。閥門的結構型式多種多樣，如：有用水力控制閥組裝的緩閉或速閉加緩閉閥，有緩閉蝶形止回閥，導流式速閉止回閥，有速閉加緩閉偏心半球閥、球閥，有速閉加緩閉ROTO閥等等。   
     4．緩閉和速閉閥原理
     1)緩閉是山于當高壓水錘波返同時閥門未關閉，其能量通過水泵同流泄出。
     2)速閉不是指一般所謂速閉．是指當管道中水的流速降為零或接近零時，閥門速閉，從公式△h=av/2g看出，v≈0時，水錘增壓值△h極小。
     5.閥門的類型選擇
     1）在功能可靠的前提下，注重水頭損失，這類閥的水頭損失差別很大。
     2）速閉閥不能防護負壓水錘。
     3）非正常停泵條件下，壓力升值不超過0.33倍水泵大工作壓力，水泵反轉不超過正轉的1.3倍。
     五、壓力試驗問題(略)



性能特點
本系列閥門，智能化程度高、功能齊全、性能穩定可靠，且流阻系數極小，全開時的流阻系數與管道相等。我公司并可根據用戶的特殊要求單獨進行設計，多方位滿足用戶對該類產品的需要。
1、電氣控制系統采用PLC智能控制，使電氣線路大大簡化，具有較強的故障自我診斷功能。水電站進水球閥可本地，遠程控制，受中控室及與水輪機聯動控制，自動化程度高，安全可靠，實現電站“少人值班和無人職守”的管理理念；
2、液控系統采用重錘或蓄能器儲能，當水電站停電無電源時，重錘或蓄能器釋能，可實現緊急動水關閉球閥，為機組安全運行提供足夠的安全保證；
3、適用水頭范圍廣，高可達到1000米水頭；
4、流體阻力小，球閥是所有閥類中流體阻力小的一種，即使是縮徑球閥，其流體阻力也相當小。
5、開關迅速、方便，只要閥桿轉動90°，球閥就完成了全開或全關動作，很容易實現快速啟閉。
6、密封性能好。球閥采用雙密封設計，即上游設置有“檢修密封”，下游側設 置有“工作密封”，易于保證密封，而且球閥的密封力隨著介
   質壓力的增加而增大，漏水量很小。
7、閥桿密封可靠。球閥啟閉時閥桿只作旋轉運動，因此閥桿的填料密封不易被破壞，而且閥桿倒密封的密封力隨著介質壓力的增加而增大。


四、 運行程序及工作原理
1、運行程序開閥：開啟旁通閥→壓差平衡→開啟主閥→關閉旁通閥關閥：開啟旁通閥→關閉主閥→關閉旁通閥
2、工作原理
（1）開閥時，油泵電機啟動，油泵將壓力油輸入蓄能器至液壓系統額定壓力后停止。開啟旁通閥，介質通過旁通管路流向水輪機蝸殼，排氣閥排氣，待閥門前后     壓差達到設定值時，進水液控球閥的開閥油缸動作，開啟進水液控球閥。進水液控球閥全開后，關閉旁通閥。
（2）關閥時，開啟旁通閥，導通旁通管路。進水液控球閥的關閥油缸動作，關閉進水液控球閥。水電站進水球閥待液控球閥全關后，關閉旁通閥。
（3）在開關閥過程中，運行程序已由聯動信號控制，進水液控球閥開關的程時間可調節液壓回路上的調速閥實現。
（4）當液壓系統在長時間的工作狀態下，由于內部液壓回路元件有微量泄漏使蓄能器內的油壓降至額定下限值時，壓力控制器動作啟動油泵電機補足壓力。
     六．閥門儲存等其它問題(略)與本產品相關論文：水輪機減壓閥