多機能水ポンプ制御弁の動作原理と応用

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多機能水ポンプ制御弁の動作原理と応用　給水ポンプステーションにおいて、遠心ポンプを軽負荷で起動させるためには、通常まずポンプの出口バルブを閉じてから水ポンプユニットを起動し、回転速度が定格回転速度に達した後に徐々に出口バルブを開く必要がある；システム内で媒体が逆流するのを防ぐために、ポンプの出口にも逆止弁を取り付ける必要がある；通常の旋回式逆止弁の瞬間的な閉鎖によってポンプシステムを危険にさらす水撃事故が発生するため、効果的な水撃防止装置も設置する必要がある。 現在、上記の目的を達成するために、電動バタフライ（ゲート）バルブと微抵抗式緩閉止回弁を組み合わせて使用するケースが多い。しかし、実際の運用において、電動バタフライ（ゲート）バルブでは閉じ切れない、モーターが破損する、歯車式減速機構が損傷するといったトラブルが頻発する。一方、微抵抗式緩閉止回弁は適用範囲が狭く、流量や圧力の大きな変動に対応できない。また、調整用のニードルバルブが詰まりやすく、その結果ダンパーが作動しなくなるといった問題も生じ、正常で安全な給水が妨げられる。 一、多機能水ポンプ制御バルブの概要：多機能水ポンプ制御バルブとは、新しいタイプの水力制御バルブであり、1つのバルブで電動バタフライ（ゲート）バルブ、逆止弁、および水撃防止装置の3つの機能を代替できるものです。ポンプの起動時にはゆっくりと開き、停止時には素早く閉じるかゆっくりと閉じることが自動的に行え、電気制御やその他の動力、人手は一切不要で、油圧装置も必要ありません。 多機能水ポンプ制御バルブの主な利点：（1）操作制御が不要。ポンプの起動・停止時のバルブの前後の水圧差を制御力として利用し、ポンプの開閉に合わせて自動的に開閉する機能を持っている。 （2）バルブの開閉動作過程により、水槌圧力波の上昇に起因する事故を効果的に防ぐことができる。現場での使用状況調査および実測によると、ポンプ停止時の水撃圧力のピーク値は、いずれも作動圧力の1.3倍以下であった。 （3）現場での調整が不要で、適用可能な作業条件の範囲が広い。 （4）ほとんどメンテナンスは不要。1つのバルブで3つのバルブに代わるため、メンテナンス作業量が**削減されます。 （5）抵抗損失が小さい。流線形で幅の広いバルブボディの設計を採用しており、海外の同種製品と比べて抵抗損失が50％以上低減されています。例えばDN200の製品では、v=2m/sという経済的な流速条件下での多機能水ポンプ制御弁の損失は0.7mですが、海外の同種製品では1.5mになります。 二、多機能水ポンプ制御弁の構造及び動作原理 1、構造：多機能水ポンプ制御弁の構造は、メインバルブと外部付属品で構成されている。主弁は、弁本体、主弁板、緩閉弁板、弁棒、弁座、およびダイヤフラムコントローラー（弁蓋、ダイヤフラム座、ダイヤフラム、ダイヤフラムプレス）で構成される。外部アクセサリーには、制御弁、フィルター、排気弁、微小逆止弁がある。その中でマイクロチェックバルブは特別に製造された部品で、逆流防止方向に流量制限用の穴が設けられている。取り付け方法は図2を参照してください。2、動作原理：1）水ポンプが起動する前に、バルブの出口側の圧力がメインバルブ板に作用し、バルブは閉じた状態になる。同時に、ダイアフラムコントローラーの上部の空間は圧力のかかった水と接続され、下部の空間はバルブの入口側の低圧と接続されている。 2）水ポンプが起動すると、バルブの入口圧力が徐々に上昇し、同時に圧力のかかった水がバルブの入口側にある接続管を通ってゆっくりとダイアフラムコントローラーの下側の空間に入ります。これによりメインバルブがゆっくりと開きます。開閉速度は制御バルブを使って調整することができます。 3）水ポンプが停止すると、バルブの入口圧力が低下し、流量がほぼゼロになると、メインバルブプレートは自重によって急速に閉じます。バルブの入口側の圧力が低下すると、バルブの出口側にある圧力の高い水が接続管を通ってダイアフラムコントローラーの上部空間に流れ込みます。一方、下部空間にある水はバルブの入口側の接続管を通って再びバルブの入口側に戻ります。これにより、バルブのシャットオフプレートがゆっくりと閉じていきます。この閉じる速度は、制御バルブを使って調整することができます。主弁板の急速閉鎖と緩慢閉鎖弁板の緩慢閉鎖は、2段階の閉鎖則に従い、水撃を効果的に除去することができる。 三、多機能水ポンプ制御弁の安全な給水への応用：（いくつかの技術的課題） 1、接続管の部品設計： 1）、微小逆止弁の役割は、バルブが開く時間がモーターの起動時間よりも長くなるようにし、モーターが軽負荷で起動できるようにすることである；同時に、バルブの開閉速度が速すぎることによってポンプ起動時の水撃を引き起こさないようにする。バルブの開放時間は、制御バルブが現場の作業条件や圧力に応じて設定できます。 2）制御バルブにより、ダイアフラムコントローラーの上下のチャンバーへの水の流速を調整でき、それによって徐々に閉じる時間を制御する；閉じた状態でダイアフラムコントローラーの点検が可能；ポンプが正常に動作している間でも、手動でこのバルブを操作して開閉することができます。 3）フィルターは、膜式コントローラーの上下のチャンバ内の水の清浄度を保証するものです。バルブが開く過程で水が往復して流れるため、自己洗浄作用を持ち、そのため媒体の状態が悪い環境下でも使用できる。 2、バルブの水撃抑制特性：1）破壊的な水撃が発生する原理からわかるように、水撃による圧力上昇を抑えるためには主に2つの要因がある：(1)遮断直前の水流速度vをできるだけ小さく（ゼロに近づけて）し、メインバルブを閉じること；(2) 閉弁に要する時間tは、水撃の位相u=2L／α（α―圧力波の伝播速度、m/s）である；L―管長（m）の5～10倍にすれば、実際の水槌圧力hを安全な範囲内に抑えることができ、破壊的な水槌の被害を防ぐことができる。 2）多機能水ポンプ制御弁のメインバルブ板の開度は、配管内の水流の衝撃力の大きさによって決まります。流速が高いときはメインバルブ板の開度が大きくなり、流速が低下すると開度は小さくなります。流速がゼロに近づくと、メインバルブ板は閉じます。全体のプロセスは水撃を除去する速閉原理と一致しているため、水撃の除去効果は非常に高い。 3）多機能水ポンプ制御弁の緩閉弁板の閉鎖は、ダイアフラム式コントローラーの上下のキャビティに圧力差が生じた後でなければ実現できない。つまり、メインバルブ板が閉じた後に初めて緩閉弁板が閉じるため、緩閉と速閉が同時に起こることはあり得ない。 3、バルブの抵抗特性：水の流れによる抵抗を減らすため、設計上でメインバルブプレートの重量を軽減し、同時に流線形で広々としたバルブボディの設計を採用している。湖南省水力機械品質監督認定機関の検査によると、DN200の多機能水ポンプ用制御バルブの抵抗係数は約3.8であり、同規格の配管に使用される旋回式逆止弁の抵抗係数は5.5である。 4、ダイアフラムの設計 ダイアフラムの品質は、バルブの使用性能と寿命に直接影響を与える重要な部品であり、さまざまな選定プロセスを経てクロロプレンゴムが原材料として採用され、その中央部分はナイロン繊維メッシュによって補強されている；湖南省ゴム品質監督認定機関の検査によると、疲労曲げ試験を65万回行っても破損せず、10年以上使用可能である。 5、メンテナンス：追加の油圧式または電動式部品がなく、基本的にメンテナンスは不要です。また、幅広のバルブカバーを採用しているため、バルブ内の部品をすべて取り出せ、メンテナンスが容易です。 三、結語：現場での使用実績により、多機能水ポンプ制御弁は破壊的な水撃を効果的に排除し、給水システムの安全性と信頼性を向上させる優れた特性を持っている。また、調整や設置が容易で、操作・管理も簡単であり、メンテナンスの必要も少ない。これは、「2000年都市給水業界の技術進歩発展計画」における給水設備の自動化、機械化、近代化の要求に適合しており、ポンプステーションの更新に適した新型のバルブ製品である。