Принцип работы и применение многofункционального клапана управления водяным насосом

Thread Content

Принцип работы и применение многofункциональных клапанов управления насосами. В станциях подачи воды, чтобы центробежный насос мог запуститься при небольшой нагрузке, обычно сначала закрывают выходной клапан насоса, а затем запускают сам насос. Как только его скорость достигает номинального значения, тогда постепенно открывают выходной клапан； Чтобы предотвратить обратный поток среды в системе, также необходимо установить обратный клапан на выходе насоса ； Поскольку мгновенное закрытие обычных клапанов с поворотным механизмом часто приводит к возникновению эффекта ударного воздушного потока, который может нанести ущерб системе насосов, необходимо также использовать эффективные устройства для устранения этого эффекта. В настоящее время для достижения вышеуказанных целей чаще всего используются электрические клапаны-бабочки в сочетании с обратными клапанами с микропротиводействием для плавного закрытия. Однако в реальных условиях эксплуатации у электрических клапанов-бабочек часто возникают проблемы: они не закрываются полностью, выходит из строя двигатель, а также повреждается механизм зубчатой передачи. Обратные клапаны с микропротиводействием имеют узкий диапазон применения – они не могут справляться с значительными изменениями расхода и давления. Кроме того, у них легко происходит засорение регулирующего клапана, что приводит к тому, что демпфер не может функционировать корректно. Все это мешает надежному обеспечению водоснабжения. I. Краткое описание многофункционального клапана управления насосом: Многофункциональный клапан управления насосом — это современный гидравлический клапан, который может заменить электрический бабочковый (шаровой) клапан, обратный клапан и устройство для нейтрализации ударных нагрузок. Он может автоматически обеспечивать плавное включение насоса при его запуске, а также быстрое и плавное выключение при его остановке. Для этого не требуется никакого электрического управления, других источников энергии или усилий человека, а также не нужны устройства с масляным давлением. Основные преимущества многofункционального клапана управления насосом: (1) отсутствие необходимости в ручном управлении. Использует разницу давления воды перед и после клапана при включении и выключении насоса в качестве движущей силы, обеспечивая автоматическое открытие и закрытие в зависимости от состояния насоса. (2) Процесс открытия и закрытия клапана позволяет эффективно предотвратить аварии, вызванные повышением давления ударных волн воды. Согласно исследованиям условий эксплуатации на месте и практическим измерениям, пиковое давление ударной волны при остановке насоса не превышает 1,3 раза рабочего давления. (3) Не требуется настройка на месте, широкий диапазон рабочих условий. (4) Практически не требует ремонта. Благодаря замене трех клапанов одним объем работ по техническому обслуживанию **сокращается**. (5) Потери на сопротивление невелики. Благодаря кинематической форме и широкому корпусу клапана потери сопротивления на 50% меньше, чем у аналогичных зарубежных продуктов. Например, для продукта DN200 при экономичной скорости потока v=2 м/с потери сопротивления у многофункционального регулирующего клапана насоса составляют 0,7 м, тогда как у зарубежных аналогов — 1,5 м. II. Структура и принцип работы управляющего клапана многофункционального насоса 1. Структура: структура управляющего клапана многофункционального насоса состоит из основного клапана и внешних принадлежностей. Основной клапан включает в себя корпус клапана, основную клапанный элемент, элемент для плавного закрытия клапана, шток клапана, седло клапана, а также устройство управления с мембраной (включая крышку клапана, крепление мембраны, саму мембрану и пресс-плиту для мембраны). К внешним принадлежностям относятся регулирующий клапан, фильтр, клапан для сброса воздуха и микрозадвижной клапан. Среди них микрообратный клапан представляет собой специальную деталь, в которой в направлении закрытия имеются отверстия для ограничения потока. Способ монтажа см. на рисунке 2. 2. Принцип работы: 1) Перед запуском водяного насоса давление на выходе клапана оказывает действие на основную клапанный элемент, в результате чего клапан находится в закрытом положении. В то же время верхняя камера контроллера с мембраной соединена с водой под давлением, а нижняя камера — с низким давлением у входа клапана. 2) После запуска водяного насоса давление у входа в клапан постепенно повышается; при этом давленная вода медленно поступает через соединительную трубу у входа в клапан в нижнюю камеру регулятора с мембраной, что способствует постепенному открытию главного клапана. Скорость открытия можно регулировать с помощью управляющего клапана. 3) При остановке водяного насоса давление у входа в клапан снижается, и когда расход воды приближается к нулю, главная клапанный элемент быстро закрывается под действием собственного веса. При снижении давления на входе клапана вода под давлением из выходного отверстия клапана посредством соединительной трубы попадает в верхнюю камеру устройства управления мембраной. Вода из нижней камеры возвращается обратно на вход клапана посредством соединительной трубы на входе клапана. Это приводит к постепенному закрытию клапанной пластины; время этого процесса можно регулировать с помощью управляющего клапана. Быстрое закрытие главной клапанной пластины и медленное закрытие вспомогательной клапанной пластины происходят согласно двухэтапному принципу, что позволяет эффективно устранять эффект ударного толчка. III. Применение многofункциональных клапанов управления водяными насосами в системах безопасного водоснабжения: (несколько технических вопросов) 1. Проектирование компонентов соединительных труб: 1) Функция миниатюрного обратного клапана заключается в том, чтобы время открытия клапана было больше времени запуска двигателя, что позволяет двигателю запускаться при небольшой нагрузке ； В то же время следует избегать возникновения ударного напора при запуске насоса из-за слишком высокой скорости открытия клапана. Время открытия клапана может быть установлено регулирующим клапаном в зависимости от давления в условиях эксплуатации. 2) Регулирующий клапан позволяет регулировать скорость потока воды в верхнюю и нижнюю камеры контроллера мембраны, тем самым регулируя время постепенного закрытия ； При выключении можно провести техническое обслуживание контроллера диафрагмы ； Даже при нормальной работе насоса этот клапан можно вручную открывать и закрывать. 3) Фильтр обеспечивает чистоту воды в верхней и нижней камерах контроллера с мембраной. Поскольку при открытии клапана поток жидкости движется туда-обратно, это способствует самоочистке клапана, поэтому его также можно использовать в условиях с плохим качеством среды. 2. Способность клапанов снижать эффект ударной волны: 1) Исходя из принципов возникновения разрушительной ударной волны, для снижения её давления существуют два основных фактора: (1) скорость потока воды непосредственно перед закрытием главного клапана должна быть как можно меньше (близка к нулю) ； (2) Время закрытия клапана равно t; оно определяется по формуле u = 2L/α, где α – скорость распространения ударной волны, единицы измерения – м/с ； Длина трубы L должна быть в 5–10 раз больше значения h, что позволяет удерживать фактическое давление, возникающее при эффекте ударной волны, в безопасных пределах, тем самым исключая разрушительные последствия этого явления. 2) Степень открытия главного клапана управления многофункциональным насосом определяется силой давления потока воды в трубопроводе: при высокой скорости потока главный клапан открывается полностью; при снижении скорости потока степень открытия клапана уменьшается; когда скорость потока близка к нулю, главный клапан закрывается. Весь процесс соответствует принципу быстрого закрытия, используемому для устранения ударного напора, поэтому эффективность борьбы с ударным напором очень высока. 3) Закрытие клапана медленного закрытия в многofункциональном клапане управления насосом возможно только при наличии разницы давлений между верхней и нижней камерами регулятора с мембраной. То есть клапан медленного закрытия может закрыться лишь после того, как закроется основной клапан. Поэтому невозможно достичь синхронного закрытия клапанов медленного и быстрого закрытия. 3. Характеристики сопротивления клапана: Для снижения сопротивления потока воды при проектировании была снижена масса основной клапанный пластины; кроме того, была применена конструкция корпуса клапана с гладкими линиями для обеспечения более эффективного протекания воды. Согласно результатам тестирования, проведенного уполномоченной станцией контроля качества гидравлических машин провинции Хунань, коэффициент сопротивления управляющего клапана многофункционального насоса DN200 составляет примерно 3,8, в то время как коэффициент сопротивления обратного клапана такого же размера составляет 5,5. 4. Конструкция диафрагмы. Качество диафрагмы является ключевым фактором, влияющим на эффективность работы клапана и срок его службы. После множества тестов в качестве сырья был выбран хлоропреновый каучук; для усиления конструкции используется сетка из нейлоновых волокон ； Согласно тестам, проведенным уполномоченной станцией контроля качества резиновых изделий провинции Хунань, при 650 тысячах циклов изгиба изделие не демонстрирует признаков повреждений, и его можно использовать более 10 лет. 5. Техническое обслуживание: отсутствие дополнительных гидравлических или электрических компонентов позволяет практически не выполнять технического обслуживания. Кроме того, благодаря использованию широкой крышки клапана возможно полное извлечение внутренних элементов клапана, что упрощает процедуру обслуживания. III. Заключение: Опыт применения на практике показал, что многofункциональные клапаны управления насосами способны эффективно устранять разрушительный эффект водяного удара. Они обеспечивают повышение надежности системы водоснабжения. Кроме того, такие клапаны удобны в настройке и установке, их легко эксплуатировать и обслуживать. Потребность в ремонте минимальна. Они соответствуют требованиям «Плана технологического развития отрасли городского водоснабжения на 2000 год» в отношении автоматизации, механизации и модернизации оборудования для водоснабжения. Это современные клапаны, подходящие для замены старого оборудования на насосных станциях.