节能型微阻缓闭止回阀在城市管网中的应用.pdf

节能型微阻缓闭止回阀 在城市管网中的应用 上海浦东威立雅 自来水有限公司200127张丽丽戎尧国 德国独资阀安格水处理系统太仓有限公司 江苏 2154 00 冯瑾 【摘要】总结了凌桥水厂出水 泵房使用德国产节 能型V A G阀门16年 的安全运行状况，建议在城市管网中 使 用该产品替代传统的 闸阀和蝶阀 。 【关键词】节能减排微阻阀门城市管网 缓闭关阀应对爆管 一 、前言 面对日益复杂的供 水系统，特别是大、中型城 市，在满足水量、水压及水质要求前提下，最大限度地 降低供水系统的电耗，是供水行业面临的重要课题。随 着科学技术不断进步，如果把德国产节能型V A G阀门 使用在大、中城市供水管网中，利用现代网络以及计算 机技术来控制它的开启和关闭，将会使管网输水能耗明 显地降低，而且遇到爆管时，能自动关阀，极大地维护 M通用哪麓 w ⋯ ．喇x| IleI2 0 09年第8期 了城市供水管网的安全运行。 二 、 V AG 微阻缓闭止回阀在凌桥水厂的 应用情况 凌桥水厂出水泵房共进 口 9 台VA G 阀门，其 中 一 台直径 为700m m ， 5台直径为800mm 。 3台直径为 1000m m 。在10多年的运行中，其阀门的微小流阻特 性，使出厂水流经阀门时的损耗大为降低，节约了大量 的能源。尽管阀门多次遇到线路突然停电，机泵跳闸等 外来故障，但阀门每次都能在第 一 时间内出色地完成了 关阀任务。该阀门以独特的第 一 阶段快速，第二阶段缓 闭关阀的功能，消除了普通蝶阀突然关阀而引起的水 锤，保证了我厂水泵和厂外管网的安全。实践证明，这 耱 胁 扰 M 厢 吣 通 矗 必 讲 r 靠 水 棚 罄 “ 城 协 熙 种阀门不仅适合使用在水厂的出水泵 口，同样也非常适合使用在城市管网 位置。 中。 三 ＼ ／ A G阀门的工作原理 如图1 所示，阀门打开前 ，在电磁牙嵌离合器线圈中接入2 4 V直流电 源 ，使离合器与蜗杆蜗轮传动装置紧紧偶合。偶合后 ，同普通阀门一样， 根据生产需要，靠电动或手动机构可以 自如地打开或关闭阀门。由于蜗杆 蜗轮的自锁作用，阀门可在任何一个位置定位，只要有直流电源，即使电 动机电源失去 ，阀门还是打开的。此时重锤在上升位置，利用其储存的重 力位能，在紧急状态时 自动关阀。 V A G阀门设计的独到之处是 ，打开的阀门需要紧急关闭时，只要切断 离合器直流电源 ，离合器就会 自动脱离蜗杆蜗轮传动装置。而重锤会根据 液压缓冲器的特性而下降。重锤的位能通过活塞杆作用于活塞上 ，从而使 液压油通过单向节流阀的缝隙大小，来调节关阀速度。 在快速关阀的过程中，重锤下降时带动活塞杆，使得活塞向右移动， 液压缸内的液压油经挤压后流过单向阀油过滤器，最后进入油箱，此时是 快速关阀阶段。当阻尼活塞被推入液压缸端头后，油路自动切换。液压油 不能流过单向阀 ，只能被挤压流过控制喉 它右边是止 回阀，在开阀时才 起作用。因此，只要调节控制喉的油量大小，也就控制了缓慢关阀的时 间，直到关闭为止。这样可以有效地消除水锤对管道的冲击力。 在开阀时 ，重锤上升使得活塞向左移动 ，使液压缸室中的压力降低， 油箱中的油先流过控制喉 ，然后流过节流阀、单向阀进入液压缸 ，直到阀 门打开。 放气阀是加液压油后 ，排放渗入在油内的空气而设的 ，平时处于关闭 图1 V A G 阀门的工作原理 1 ． 限位块 2 重锤 3 离合器线圈 4传动 5 ． 油箱 6 ． 过滤器 7 放气阀 8 ．单向阀 9 ． 节流 阀 控制喉 1 】 ． 液压缸J 2 _ 阻尼活 塞 】 3 活塞 】 4 ． 活塞杆 四、V AG阀门在爆管事 件中的应用 爆管的原因错综复杂。管道老 化，管网材质，管道中存在气囊， 因停电造成水泵骤停产生流量突变 引起的水锤，市政施工引发地面不 均匀沉降，施工质量差 ，自然灾害 等都是造成爆管的主要原因。 ， 在城市庞大的管网中，其形状 基本可分为树枝状和环状，只要在 管网的合适位置安装一个V A G 阀门 和相应的仪表，一旦发生爆管事件 时，计算机检测到异常参数，经过 计算分析后，发出关闭相应阀门或 报警的命令。 假设在树枝状管网中的每个支 路上安装一个V AG阀门、一流量仪 和一个测压点。不论每小时用水量 千变万化，只要根据流进的水量等 于流出水量的原理，就能断定哪条 支路发生了爆管。 树状和环状管网如图2 所示 。 例如在图2 中，当计算机检测到流 量仪 Q 的流量远大于Q 的流量 ， 压力 。 、P 显示异常，再参照该 地区用水量和时变参数，计算机经 过运算后发出爆管指令，同时切断 1 阀门 11 2 阀门离合器直流电源， 1 阀门和2 阀门 自 动关闭，爆管段 迅速止水。 同样，假设在环状管网中的每 个节点的延伸处也安装一个V A G 阀 门、一流量仪和一个测压点。根据 ①在各个点上流入节点的流量应等 于由此节点流出的流量。②在任何 一 个封闭回路内，由某一节点沿两 个方向至另一个节点的水头损失应 相等的原理 ，就能断定哪段管道发 2 0 0 9 1 F第8 t y i x n 赫 e t 第8 期Ⅵ _w ． ． 曩 耱 祝 通 咖 日 兰 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 节点 图2 树状和环状管网 生爆管。如节点l 流入水量不等于流出水量 ，肯定是在 流量仪范围内爆管。再如，在环路内顺时针水流方向管 段和逆时针水流方向管段的水头损失之和基本等于零， 表明管道完好。反之，肯定在该回路有爆管事件发生。 计算机发出信号，或关闭V A G 阀门。 五 V AG阀门有利于节能减排 ，有利于 城市的安全运行 该阀门具有一阀两用的功能 ，集蝶阀和止 回阀于 一 体。这样可减少一个检修蝶阀，当然也就消除了水流 经这个检修蝶阀时的能量损失。 V AG阀门的设计和一般液控阀门完全不同，它既 不是用液压泵加大液压缸内的油压，靠油的压力支撑阀 体的开启，也不是靠 自来水管内流体的压力来推动阀体 的开启。而恰恰相反，它的液压缸是用来控制阀门关闭 的速度，其目的是消除水锤对管道的影响。这一特性， 可大大减少管道在常年运行中的水头损失和液压泵的工 作电耗。现场应用的V AG阀门如图3 。 当供水系统正常运行时，V AG微阻缓闭止回阀以 其流阻系数微小的特性 ， 减少了水在管道输送中的耗电 量。阀门的流阻系数是阀门流量的重要参数，它的大小 对降低管网能耗，提高能源利用率有着决定的影响。有 资料表明，一个D N 1 2 0 0 m m的蝶式止回阀安装在 自 来水 管路上，假如管中平均流速v 3 m ／ s ，若其流阻系数每 减低0 ． 1 ， 每年则可节能1 3 O 0 0 k W h 第四届亚洲流体 期 图3 V A G 阀门现场实物图 机械国际会议清华大学工程力学系汤荣铭、王学芳 上海石化机械制造公司 赵国玺。更何况用V AG微阻 缓闭止回阀替代普通旋启式或多瓣式止回阀，它的节能 效果则更加明显。 当供水系统爆管时，借助计算机网络系统不仅能 在1 ～ 2 s 时间内先快速关阀，当阀门关至开启度的3 0 ％ 时，再缓缓关阀直至全闭。而且缓缓关阀不会产生水锤 引发的后续爆管事件。它不仅节省了大量 自来水和排除 这些水所需电能 ，而且还保护了百姓的生命和财产。 根据有关规定，接到爆管报警后，阀门车2 0 mi n 内出车及时赶到现场，2 h 内关闭阀门止水 重要路段 6 0 m i n 内。照这样速度计算，一根D N 7 0 0 mm 管道爆 管 ，以最快6 0 m i n 内止水计算 ，估计有1 2 0 0 0 m 水流 失 ，6 3 0 k W h 的电量损失 ，还不包括排除这些水所需的 电量。 德国产V AG微阻缓闭止回阀以简单、可靠、实用 而著称，阀门开启后，它只需一组容量只有6 0 W的2 4 V 直流电源，就能保持阀门的开启。只要切断直流电源， 阀门立即关闭。也可以关闭节流阀和控制喉，使阀门始 终处于开启或关闭状态。所以它大量使用在中欧国家核 电厂的给排水系统中。如果在城市管网中，应用这种阀 门和与之配置的仪器，如同无线通信那样组成一个个基 站，就能实现 “ 无缝”地嵌入到现有的计算机供水调度 广域网络系统，一定能使管网供水系统的能耗进一步下 降，安全供水系数进一步提高。 GM 收稿 日期2 0 0 9 ／ 0 2 ／ 2 5 M ， 刃 通 业 m _享 水 彦 兢 ．