多功能水泵控制閥的工作原理

何謂多功能水泵控制閥？水泵有什么運(yùn)行特性需要閥門來控制?水泵控制閥能否實(shí)現(xiàn)這些控制?以及它與傳統(tǒng)的閘閥、蝶閥、止回閥以及勻速、雙速緩閉的水力控制止回閥在原理、功能等方面有什么質(zhì)的不同？

本文中以活塞式多功能水泵控制閥(下稱控制閥)為例，通過對其結(jié)構(gòu)、主要功能、工作原理的剖析，提出對上述問題的看法。

一、多功能水泵控制閥結(jié)構(gòu)

水泵控制閥結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是取消了閥座中間的定位機(jī)構(gòu)和閥瓣上側(cè)的彈簧，而且在閥瓣的下側(cè)設(shè)計(jì)了導(dǎo)流板，大限度減少了介質(zhì)過流時(shí)的機(jī)械損失和閥瓣下側(cè)穹腔內(nèi)的旋渦損失。以缸體內(nèi)的活塞作驅(qū)動(dòng)元件，在介質(zhì)自身壓力作用下帶動(dòng)閥瓣作上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閥的開啟或關(guān)閉。活塞、啟閉件、連同缸體配置在閥體上，流線形、寬閥腔的閥體，不但水頭損失可以比同類產(chǎn)品減少30%以上，而且具有良好的抗氣蝕性能。

以電磁閥換向機(jī)構(gòu)(下稱電磁閥)和壓力管路組成伺服系統(tǒng)，取控制閥兩端的壓力水為驅(qū)動(dòng)源，通過電信號指令，任意一端的壓力水都能實(shí)現(xiàn)水泵控制閥在設(shè)定的時(shí)刻和速度執(zhí)行水泵的開啟或關(guān)閉。

二、水泵的運(yùn)行特性與控制閥的功能特點(diǎn)、工作原理

1、水泵的啟動(dòng)特性及其控制

 a）離心泵的零流量啟動(dòng)特性及其控制(即關(guān)閥啟動(dòng))

離心泵在零流量工況時(shí)軸功率小，為額定軸功率的30%-90%，所以離心泵的啟動(dòng)特性是零流量啟動(dòng)(即關(guān)閥啟動(dòng))。待泵至額定轉(zhuǎn)速之后控制閥按設(shè)定的速度緩慢開啟。

多功能水泵控制閥工作原理：

水泵啟動(dòng)時(shí)(前)壓力水經(jīng)過設(shè)有延時(shí)的電磁閥流向缸體內(nèi)活塞上腔，而活塞下腔通過缸體下端經(jīng)電磁閥通向大氣，此時(shí)控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)。

電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償啟動(dòng)結(jié)束，水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn),電磁閥即執(zhí)行換向指令,切斷活塞上腔壓力水源、關(guān)閉缸體下端通向大氣的回路，同時(shí)將壓力水經(jīng)電磁閥注入缸內(nèi)活塞下腔、打開活塞上腔通向大氣的回路，活塞上腔的水經(jīng)電磁閥排出閥外，控制閥按設(shè)定的速度緩慢開啟，完成并滿足了離心泵在零流量時(shí)軸功率小的啟動(dòng)特性，保證水泵機(jī)組的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

b）軸流泵的大流量啟動(dòng)特性及其控制(即全開閥啟動(dòng))

軸流泵在零流量工況時(shí)軸功率大，為額定軸功率的140%～200%，所以軸流泵的啟動(dòng)特性應(yīng)是大流量啟動(dòng)(即全開閥啟動(dòng))。

多功能水泵控制閥工作原理：

控制閥滿足軸流泵全開閥啟動(dòng)的工作原理是離心泵關(guān)閥啟動(dòng)的逆運(yùn)行，即電磁閥先工作，將閥全開后，水泵再啟動(dòng)。參閱a)條，不贅述。

軸流泵啟動(dòng)前，這時(shí)閥的進(jìn)口壓力為零，控制閥利用閥出水端的介質(zhì)壓力將閥開啟，而離心泵啟動(dòng)時(shí)是利用閥進(jìn)水端的介質(zhì)壓力將閥開啟。無論閥的哪一端介質(zhì)都能實(shí)現(xiàn)控制閥的開或啟，這是水泵控制閥功能的重要特征之一。

C）控制混流泵的啟動(dòng)特征

混流泵在零流量工況時(shí)軸功率介于上述兩種水泵之間，為額定功率的100%～130%，所以混流泵的啟動(dòng)特性也應(yīng)是上述兩種水泵之間，一般可選擇水泵啟動(dòng)與控制閥的緩慢開啟同步進(jìn)行。

控制混流泵工作原理：

工作原理與控制離心泵零流量啟動(dòng)特性相同，只要取消電磁閥的延時(shí)設(shè)置即可。

2、停泵及其控制

a）控制離心泵的零流量停泵(即先關(guān)閥后停泵)

對于離心泵，先緩慢關(guān)閉控制閥，然后再停水泵的重要性在于：這時(shí)管內(nèi)介質(zhì)流速由額定流速逐漸降至為零，速度變化梯度極小，可有效的避免停泵水錘的發(fā)生和泵的逆轉(zhuǎn)；水泵的軸功率由額定功率逐漸降至小的運(yùn)行功率，有利于機(jī)組安全。