黃 靖 劉 永
(株州南方閥門制造有限公司)

　　為使離心水泵輕載啟動，通常要求先關(guān)閉泵的出口閥門，在啟動水泵機組以后再逐漸打開出口閥門；為了防止停泵后管道系統(tǒng)中介質(zhì)倒流，還必須在泵的出口安裝止回閥；由于止回閥的瞬時關(guān)閉常產(chǎn)生危及泵系統(tǒng)的水錘事故，所以還應(yīng)當設(shè)置有效的水錘消除裝置。本文介紹一種能全過程自動操作的新型水力閥門，一閥可替代電動(手動)閘閥、止回閥和水錘消除器。它是利用閥門前后的水壓差，自動實現(xiàn)開泵時的緩開，停泵時的緩閉，既無需消耗任何人力和動力，又能有效防止水錘壓力波的升高，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單。由于它集多種功能于一身，故稱為“多功能控制閥”。

1 結(jié)構(gòu)和工作原理

　　多功能控制閥的結(jié)構(gòu)見圖1：主閥板6上設(shè)有泄流孔，當它壓在閥座5上時，水流并未完全截止，只有閥桿組件9壓緊在主閥板上時，通道才完全堵塞。閥桿的上下滑動受壓板及膜片10控制，壓板及膜片的上下兩側(cè)分別與閥門進口端和出口端的兩個連接管相通，若膜片下側(cè)的水壓大于上側(cè)，膜片被上托，閥桿向上滑動，反之，閥桿就向下滑動。實現(xiàn)水力自動啟閉閥門的關(guān)鍵就在這兩條連接管上。
　　若水泵系統(tǒng)為無底閥引水，在水泵啟動前，閥門出口處的背壓壓力作用在主閥板上，同時膜片控制器的上腔與高壓水連通，下腔則與閥門進口端的低壓水相通，所以，膜片和壓板使閥桿組件壓緊在主閥板上，而主閥板又壓緊在閥座上。
　　水泵一旦啟動，由于泵輪出水的高揚程，高壓水通過閥門進口端的連接管緩緩?fù)ㄟ^止回閥4閥板上的小孔，注入膜片控制器的下腔，使閥桿組件得到提升，水流得以通過主閥板的泄流孔推進，而主閥板也同時在高壓水的推動下向上打開，這樣一個開閥過程，既是自動的，又是平穩(wěn)漸進的。
　　水泵停機后，閥門進水端的流速及壓力降低。當降低到一定程度時，主閥板在自重和彈簧助力的作用下迅速關(guān)閉，但由于主閥板上設(shè)有泄流孔，所以不會產(chǎn)生明顯的水錘沖擊力。在主閥板關(guān)閉以后，閥門進水端已經(jīng)失壓，閥門出水端的壓力水將沿連接管進入膜片控制器的上腔，由于連接管直徑較小，需要有一個時間過程向上腔充水，才能將膜片控制器和閥桿組件完全壓下。主閥板的關(guān)閉階段和閥桿組件的下滑階段相當于一般緩閉閥的快關(guān)和慢關(guān)兩個階段，所以能相當有效地削減水錘壓力波動。
　　若水泵系統(tǒng)為有底閥引水，水泵啟動時，連接著吸水管道的膜片控制器的上腔呈負壓，閥桿上移，漸漸打開主閥板上的泄流孔，同時主閥板被進水打開；水泵停機時，閥門進水口流速降低到一定程度后，主閥板靠自重及彈簧力關(guān)閉，通過泄流孔回流的水可將底閥關(guān)閉，并使膜片控制器的上腔消除負壓吸托狀態(tài)而使閥桿下壓，實現(xiàn)緩慢的斷流。

2 幾個問題

2.1 連接管的部件設(shè)計
　　連接管上設(shè)有調(diào)節(jié)和控制閥，以調(diào)節(jié)進入或泄出膜片控制器上、下腔中水流的速度。連接管上設(shè)有過濾器，以保證膜片控制器上、下腔中水的清潔度。連接管上微止回閥的作用是保證閥門開啟的時間大于電機啟動的時間，使電機能輕載啟動，同時避免因開閥速度過快導(dǎo)致開泵水錘。
2.2 閥門的阻力特性?
　　為了減少阻力，設(shè)計減輕了重量的主閥板，采用了流線型寬敞的閥座設(shè)計和較輕的彈簧設(shè)計，經(jīng)過測試，局部阻力系數(shù)在4～5之間，比同規(guī)格管道的旋啟式止回閥阻力系數(shù)值5.5小。
2.3 膜片設(shè)計
　　膜片的質(zhì)量是直接影響閥門使用效果和使用壽命的關(guān)鍵部件，經(jīng)過多種篩選，選用了聚氯丁橡膠為原材料，中間用尼龍纖維網(wǎng)進行加強，壽命2萬次，以每天動作10次計算，可使用5年半。
2.4 維修
　　采用寬型閥蓋，可將閥內(nèi)部件全部取出，只需鉗工就能勝任。

3 結(jié)語

　　這種新型閥門已在上海、天津、廣東、湖南、江西、陜西、內(nèi)蒙古鐵路和市政部門使用，效果良好，湖南省科委組織了專家鑒定會。專家組對株洲河西加壓泵站進行了現(xiàn)場測試，系統(tǒng)參數(shù)為：水泵型號150S-50，額定轉(zhuǎn)速為2 900 r/min，電機37 kW，系統(tǒng)揚程42 m，流量210 m³/h，測試狀況為：
　　① 失電停泵后，閥門在1 s以后開始關(guān)閉，20 s關(guān)閉完，閥門出口壓力先降至0.2 MPa，后回升到最高值0.48 MPa，水泵最高反轉(zhuǎn)速在15 s時發(fā)生，為850 r/min，水錘波輻小，失電停泵水泵逆轉(zhuǎn)數(shù)不大，為額定轉(zhuǎn)數(shù)的1/3；
　　② 啟泵后，閥門在3 min時達到最大開度；
　　③ 運轉(zhuǎn)時，當流量為210 m³/h時，閥前阻力損失為0.42 MPa，閥后為0.41 MPa。
　　專家鑒定報告認為：該項研究成果已達國內(nèi)領(lǐng)先水平，在閥門的結(jié)構(gòu)和控制方式上填補了國內(nèi)空白，有良好的推廣應(yīng)用前景。

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　　作者通訊處：412000 湖南省株洲市新華西路24號(518信箱)
　　(收稿日期 1998-11-25)