1、凈水技術2013,32(1:7478Water Purification Technology 水廠水泵止回閥的選型與應用鐘炎輝,鄒海明,周強,汪義強,黃曉東(深圳市深水寶安水務集團有限公司,廣東深圳518101摘要對水廠在用的不同止回閥進行了水頭損失測試,結果表明,止回閥流道設計合理、活動部件少則水頭損失小。此外,止 回閥的結構、使用場合及操作控制工作方式也是其選型的重要考慮因素。關鍵詞 止回閥 水頭損失 結構分析 比較 選型中圖分類號:TU991.6文獻標識碼:B 文章編號:1009-0177(201301-0074-05Selection and Application of Check

2、 Valve for Water Pump in Water Treatment PlantZhong Yanhui,Zou naimSng,Zhou Qhng,Wang Yiqiang,Huang Xiaodong(Shenzhen Shenshui Baoan Water Co.,Ltd.,Shenzhen 518101,ChinaAbstract The head loss of different check valves used in water pknt were determined.The results show that rational design of check

3、valve flow channel a8well鵲fewer function component of check valve could reduce head loss.Furthermore,the structures,US ing sites and operation methods of check valve ale also the important factors for selection.Keywords check valve head loss structure analysis comparison selection止回閥是一類依靠流體介質自身或外部動力

4、 自動開啟、關閉內部組件,以防止流體倒流的閥門【l 21。在泵房使用時必須具備快關、慢閉功能以防止水 錘對管道及水泵機組的破壞【11。止回閥的選型關系 到水泵機組運行的安全、節能,對泵房建成后的維 護管理也有重要影響圈。為此,論文以相關水廠在用 的止回閥(包括液控雙速蝶閥、靜音式止回閥、旋啟 式緩閉止回閥、多功能水泵控制閥等為測試對象, 對比分析其在不同出口流速范圍內的水頭損失,同 時對比分析包括以上實測止回閥在內的多種止回 閥的結構性能,旨在對水泵止回閥的選型提出幾點 合理性意見。1止回閥水頭損失實測比較1.1水頭損失測試原理根據水泵機組出口止回閥前、后測試點的壓力 差及流速變化,計算出管道

5、內水流能量變化,從而【收稿日期】201206-0lf基金項目】國家水體污染控制與治理科技重大專項子項 (2009ZX07419-004【作者簡介】鐘炎輝(1969一,男,本科,工程師,從事水廠設備維護管 理工作。聯系方式:075527812909Emaih zhongyhl68。74- 得到水流經過止回閥后的水頭損失。不同止回閥水 頭損失比較必須在相同的流速下進行,通過調節水 泵出口蝶閥開度,得到不同流量(流速下止回閥的 一系列水頭損失值。水泵 止回閥 出13蝶閥 圖1止回閾水頭損失測試示意圖Fig.1Head Loss Test of Check Valves日_P

6、lP2+(y2_班/29+(zl喝 (1 其中:曰一流經止回閥的水頭損失,m;Pl、B一閥前、后測試點壓力值,m;y。、y:-閥前、后管內水流流速,m/s; 五、z卜閥前、后測試點壓力表標高,in。 1.2測試對象及工具選擇了五座水廠共5種不同類止回閥進行了 水頭損失測定,分別為:液控雙速蝶閥(NHDA734 100,規格DN800,C1水廠一編號A,靜音式止回閥凈水技術WATER PURInCATlONTECHNOLOGYV01.32,No.1,2013Feburary 25th,2013(KRVG一0500,規格DN500,XA水廠一編號B,旋 啟式緩閉止回閥(德國,VAG SKR,規格D

7、Nl000,ZA 水廠一編號C,多功能水泵控制閥(JD745X一10,規 格DN800,LX水廠一編號D,多功能水泵控制閥 (JD745X一10,規格DN600,SY水廠一編號E。o, 呂一圃 張 瑙 堰丑測試工具:壓力表2只(瑞士科勒LEO,量程:一110bar,精度0.1,電磁流量計,扳手、卷尺等。1.3測試結果上述各止回閥水頭損失測定結果見表1、圖2。表1幾種止回閥水頭損失實測結果仉lb.1Head lossTeat Results of Several Check Valves注:1.測試時不能確保所有止回閥均能得到整個流速范圍內的水頭損失值,受現場條件所限,個別閥未能測到低壓、大流量

8、時的水頭損失值。2.測試時,未考慮大氣壓、水溫及現場實際條件有所差異等因素。A暑 水 輯 冰 繁 露 襪BCDEA止回閥編號BCDE止回閥編號圖2現場幾種止回閥水頭損失實測結果比較圖Fig.2Comparison of TestResults of Velocity and Head Loss of Cheek Valves1.4測試結果分析由表1及圖2可以看出:(1液控雙速蝶閥(A對應水泵實測出口流速 整體范圍大于靜音式止回閥(B,但壓力水流經閥 A的水頭損失明顯小于閥B,從水頭損失角度判斷, 說明閥A優于閥B;(2閥B與多功能水泵控制閥(D分別對應的 水泵實測出口最大流速基本一致,均為2m

9、/s左右, 但壓力水流經閥B的水頭損失明顯小于閥D,從水 頭損失角度判斷,說明B優于D;(3旋啟式緩閉止回閥(C對應水泵實測出口 流速整體范圍大于閥B,壓力水流經閥C的水頭損 失也大于閥B,從水頭損失角度判斷,說明C與閥B 相當;(4閥D與閥E為同品牌、同型號、不同口徑 的止回閥,由于口徑不同導致壓力水流經閥的水頭 損失不同,不作比較。由此可見,通過實測,幾類止回閥水頭損失按 從小到大的排序為:液控雙速蝶閥(A<靜音式止回 閥(B一旋啟式緩閉止回閥(C<多功能水泵控制閥(D。2不同類型止回閥結構分析比較表2列舉了本次試驗所測幾種止回閥以及其 它5種常見止回閥的內部結構部件及工作原理

10、,并 結合各類止回閥結構、工作原理及El常工作積累的 實際運行經驗,對表中各類止回閥的工作性能、使 用性能給予非原則性定性評價。一755545352515O432l O 55453525l 5O432l O鐘炎輝,鄒海明,周強,等. 水廠水泵止回閥的選型與應用V01.32,No.1,2013表2常見類型止回閥內部結構、工作原理及復雜度比較Tab.2Internal Structure、Complexity and Working Principle of Several Common Check Valves 序號止回閥類型內部結構參考圖結構特點與工作原理復雜度羔美蟄I l 鎏一一一_I疊毋閥

11、板運動方向與流體一致內2本次水頭靜音式止酮蹲譽蓉件可設計呈流線型依靠彈簧復¨+所涉及止旋啟式 一疋用度,網鈿倔移一晷c距咼,俄罪 3回閥緩閉止回閥r流體介質驅動,外部彈簧或液壓阻+1I一類似Y型截止閥與液壓缸組 合,閥板運動方向與流體呈一定角 +l+多功能水泵卜.一度,依靠內部流體介質驅動。4控制閥L閥板結構同旋啟式斜座,依靠 內部流體介質驅動液壓缸帶動閥板,+4.4-+4-閥板中間有一阻尼小孔泄壓實現緩 閉。注:表中止回閥結構的復雜度簡單、較簡單、一般、較復雜、復雜劃分,分別以“+”、“+”、“+”、“+”、“4.4-4.4-4-”表示。水流經過止回閥的水頭損失主要是由其內部 結構

12、部件擾流阻力產生。結合本次現場所用幾種止 回閥水頭損失實測結果看,止回閥內流體介質運動 方向與閥前后管道內流體方向盡量一致,擾流越小 的止回閥能耗越低,這在表2中得到應證。另外,雙一76一速自閉閘閥、液控雙速球閥由于本身的結構特點, 在閥門全開后閥體內部通道為全通式,沒有任何過 流部件,因此具有最小,幾乎為零的水頭損失。壓力 管道中如果流速發生劇烈變化將導致管道內壓力 急劇交替升降,從而引起水錘現象【4】。所以一般在水凈水技術WA7rER PURInCAlrION TECHNOLOGY V01.32,No.1,2013 Feburary 25th,2013泵出口處安裝止回閥來防護水錘作用。而止

13、回閥的 過快關閉,也易引起水錘現象【1,51。止回閥內部結構形 式的多樣性主要基于不同設計理念實現防水錘效 果的,因此在考慮止回閥水頭損失的同時還要關注 其防水錘性能,有時須犧牲一定的能耗來實現緩閉 功能,從而達到降低水錘破壞的作用。止回閥實際應用中操作維護的復雜性及難易 程度也是止回閥型式選擇的重要考量因素之一。擁 有外部液壓站的止回閥(如液控雙速蝶閥、液控雙 速球閥控制與維護最為復雜,而利用內部自身流 體水力控制止回閥(如靜音式止回閥、旋啟式緩閉 止回閥等緩閉動作在日常使用時維護工作最為簡 單,該類止回閥利用管道壓力水驅動則存在止回閥 關閉速度不易控制的問題。此外,所輸送的水流是否潔凈、易

14、堵塞、內部材 料抗腐性能等也直接影響止回閥使用效果。現場安 裝空間與使用條件也會影響止回閥型式的選擇與 使用,比如現場安裝空間方面,止回閥安裝要保證 止回閥前后管道不能出現大的擾流,不同止回閥有 不同的前后段直管安裝尺寸要求,而國內很多泵房 設計在此方面考慮較少,以至于止回閥距泵出口太 近,水壓波動造成止回閥故障率大幅度升高。建議 今后具備條件的可將止回閥安裝在泵房外直管段; 再比如,現場使用條件方面,不同止回閥有其自身 運行適應條件,例如對夾蝶式(雙瓣緩閉止回閥一 般使用于壓力較低且波動較小的氣路管道上,而旋 啟式緩閉止回閥則不能使用在變頻泵頻繁調速的 場合等等。依上分析,并結合各類止回閥結

15、構、工作原理 及日常工作積累的實際運行經驗,對表2中各類止 回閥的工作性能、使用性能給予非原則性定性評 價,結果見表3。表3止回閥性能比較Tab.3Property and Performance of Check Valves注:1.表中止回閥的能耗由低到高、操作維護難易程度由簡到繁、安裝空間按從小到大定性描述掉序,分別以“+”、“+”、“4-I-+”、“+”、 “+竹表示。2.表中止回閥的防水錘性能由低到高定性描述排序,分別以“+”、“+”、“+”、“+”、“+”表示。3結論及止回閥選型建議3.1結論I通過在相關水廠安裝的幾種止回閥水頭損失 實際測定,水流流經止回閥的水頭損失按從小到大的

16、排序為:液控雙速蝶閥<靜音式止回閥一旋啟式緩閉 止回閥<多功能水泵控制閥。2結合不同類型止回閥內部結構特點、工作原 理及安裝條件、水頭損失測定結果,以及實際使用效 果分析比較,各類止回閥均有其自身優缺點和適用條 件。3.2止回閥選型建議1止回閥選型的關鍵在于水頭損失要小,防水 錘功能適應性強,同時也要兼顧性能可靠、運行管理 維護簡單。2選型建議:(1從節能角度考慮,建議優先選擇液控雙速球 閥、雙速自閉閘閥、液控雙速蝶閥,其次是靜音式止回 閥以及旋啟式緩閉止回閥。不推薦多功能水泵控制 閥;(2從防水錘性能角度,建議優先選擇液控雙速 蝶閥、液控雙速球閥、靜音式止回閥、多功能水力斜板 緩

17、閉止回閥;(3從操作維護簡易程度角度出發,建議優先選 一77鐘炎輝,鄒海明,周強,等.水廠水泵止回閥的選型與應用 V01.32,No.1,2013擇靜音式止回閥、旋啟式緩閉止回閥。液控雙速蝶 閥以及液控雙速球閥控制用液壓站維護操作較復 雜,而雙速自閉閘閥、多功能水泵控制閥以及多功 能水力斜板緩閉止回閥均使用管道內部流體做控 制源,在水行業使用存在銹蝕堵塞管路可能,因此 在維護上較為復雜一些。參考文獻1韓旭周羽.對沖式止回閥原理及啟閉特性分析叨.核動力工程,2006,27(1:66-69.2孫育哲,雷徐.新型旋啟式止回閥在技術供水系統中的應用忉. 浙江水利水電專科學校學報,2011,23(2:1

18、214.3周展浩床小鵬.止回閥類型選用的若干技術探討冊.給水排水, 2010,36(2:97-100.4楊麗明,吳秀云,王念慎.緩閉止回閥防護水錘的研究【刀.中國安 全科學學報,2004,14(11:8387.5蔡琦斌.壓力供水管路斷流彌合水錘防護措施及改進叨.中國 給水排水,2007,23(22:24-26.(上接第54頁檢出或小于檢測限;同時與原有液 液萃取一毛細管氣相色譜法進行加標回收率對比, 具有回收率高,操作簡便快捷等多個優點,有效地 提高了工作效率。2.4方法的討論在預處理方法上,采用成熟的固相萃取技術, 配合全自動固相萃取工作站,相對于傳統的液液萃 取法,具有回收率高,操作簡便高

19、效,提高了檢測效 率;以甲基叔丁基醚取代了高揮發性溶劑二氯甲烷 的使用,避免了對GB 5749-2006中二氯甲烷項目 測定產生實驗室內部干擾。在色譜方法上,對比多個標準中推薦的毛細管 色譜柱,并進行實裝測定標準譜圖,最后選擇了瓦 里安公司的Varian CP Sil8CB Low bleed/MS色譜 柱嗍,即相當于Agihnt DB一5ms/HP一5HIS色譜柱, 能夠同時分離測定7種組分,并且對于毒死蜱、對 硫磷、馬拉硫磷和樂果、阿特拉津均有良好的分離 效果,本身的柱流失低,有利于降低本底干擾。 從檢測技術上說,對GB 5749-2006中的6種 有機磷和阿特拉津的測定方法進行了合并優化

20、,提 高了檢測效率。對于在GB 5750.曠.2006中有機磷 相關項目檢測方法中所提到甲拌磷、內吸磷由于未 在GB 5749-2006中做標準限值要求,并未涉及, 因此本方法仍有通過相應的實驗測定和數據完善, 在實際分析范圍內增加此2項指標的可能性。3總結本方法采用Waters Oasis HLB(3mL,60mg/b 一78一 柱對飲用水中敵敵畏、樂果、阿特拉津、毒死蜱、對 硫磷、甲基對硫磷、馬拉硫磷進行富集,以甲基叔丁 基醚/甲醇(v:V=90:10進行洗脫,再以毛細管氣 相色譜法分離,氮磷檢測器定量計算結果。試驗結 果質量控制表明,使用本方法檢測6種有機磷農殘 和阿特拉津,標準曲線線性相關系數均大于99%; 加標回收率在85%一105%范圍內,相對標準偏差 4.0%一10.0%;最低檢測濃度在0.050.23Izg/L,滿 足國家標準GB 5749-2006的檢測要求,可以實際 應用。參考文獻1GB廠I'5750.9-2006,生活飲用水標準檢驗方法【s】.北京:標準出 版社,