閥門與離心泵的安全操作

    泵是流體工業(yè)的核心裝置，其作用猶如人體的心臟，為系統(tǒng)中各裝置內(nèi)的流體提供動(dòng)力，確保工藝流程正常運(yùn)轉(zhuǎn)。常用的泵，按大類分有葉片泵、容積泵、特殊用途泵等。其中，葉片泵中的離心泵應(yīng)用最為廣泛。

    離心泵運(yùn)行過程中需要避免兩個(gè)問題：停泵水錘和低于最小流量。解決這兩類問題，方法較多，但基本思想都是如何圍繞離心泵配置一套合適的系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)里閥門起著非常重要的作用，而且隨著這兩類問題認(rèn)識(shí)的加深，誕生了許多專用閥門。

    一、停泵水錘保護(hù)與閥門

    水錘是壓力管道中介質(zhì)流速的劇烈變化引起的一系列急劇的壓力交替升降的水擊現(xiàn)象。水錘的危害非常大，可以擊毀泵、管路以及其它設(shè)備。壓力管道中的水錘產(chǎn)生原因有很多，比如閥門的快速關(guān)閉、非正常停泵等。

    停泵水錘產(chǎn)生機(jī)理

    當(dāng)因非正常原因，比如斷電，泵突然停止工作：初始階段時(shí)，管道內(nèi)的介質(zhì)依靠慣性繼續(xù)前進(jìn)，但速度逐漸減為零;此時(shí)，如果管道布置存在高低落差，介質(zhì)在重力的作用下將向泵倒流;當(dāng)?shù)沽鹘橘|(zhì)達(dá)到一定速度時(shí)，泵出口處的止回閥將迅速關(guān)閉，這樣，到達(dá)此處的大量介質(zhì)的速度突然變成零，引起此處介質(zhì)壓力急劇升高—停泵水錘產(chǎn)生。大量文獻(xiàn)指出，停泵水錘產(chǎn)生的主要原是水泵出口處的止回閥突然關(guān)閉。但有研究表明，雖然某些情況下泵出口處的止回閥可以取消的，但大多數(shù)情況下，為防止大量介質(zhì)倒流進(jìn)離心泵，泵出口處的防倒流設(shè)置是必需的。

    停泵水錘避免措施

    避免停泵水錘危害的措施有許多，比如安裝水錘消除器、泄壓閥、調(diào)壓罐等，以下只介紹兩種應(yīng)用較多、與通用閥門相關(guān)的措施。

    1、設(shè)置緩閉止回閥

    緩閉止回閥是一種通過增加執(zhí)行機(jī)構(gòu)、阻尼器而實(shí)現(xiàn)緩慢關(guān)閉的止回閥。上圖為安裝有緩閉止回閥的離心泵停泵水錘保護(hù)系統(tǒng)簡圖，此時(shí)緩閉止回閥需要配合閘閥(開關(guān)閥)使用。當(dāng)介質(zhì)在重力作用下倒流時(shí)，止回閥緩慢關(guān)閉，有效地避免了因普通止回閥突然關(guān)閉產(chǎn)生的水錘。其缺點(diǎn)為因?yàn)殛P(guān)閉速度較慢，一部分介質(zhì)不可避免地倒流進(jìn)入離心泵，泵因此可能會(huì)產(chǎn)生機(jī)械故障。

    2、設(shè)置緩閉止回蝶閥

    這是一種在大型水利系統(tǒng)中應(yīng)用比較普遍、效果比較好的方法。緩閉止回蝶閥由蝶閥、執(zhí)行結(jié)構(gòu)及液壓控制系統(tǒng)構(gòu)成。上圖為安裝有緩閉止回蝶閥的離心泵停泵水錘保護(hù)系統(tǒng)簡圖。該系統(tǒng)只需安裝緩閉止回蝶閥即可，即能起到止回閥的作用又能起到開關(guān)閥的作用。當(dāng)離心泵開啟的時(shí)候，其按先慢后快的步驟開啟，保證泵低載開啟;當(dāng)泵突然停止工作時(shí)，其按先快后慢的步驟關(guān)閉，即可以避免水錘的產(chǎn)生，又可以避免過多的介質(zhì)倒流通過泵，引起泵的機(jī)械故障。

    二 、避免最小流量工況和閥門

    最小流量是指保證泵能正常工作的流量。如果泵在低于最小流量工況下工作，將引起噪聲和振動(dòng)，泵的性能將變得不穩(wěn)定，甚至?xí)鸨玫姆钦Ｆg，降低泵的使用壽命。所以必須采取措施來避免離心泵在最小流量工況下工作，目前 普遍做法是喂離心泵設(shè)置最小流量回路。但從泵的本身價(jià)值來講，只有為那些大流量、高揚(yáng)程、大功率的離心泵設(shè)置最小流量回路才是合理的。離心泵允許的最小流量值由泵制造商計(jì)算或?qū)嶒?yàn)確定。

    最簡單的最小流量回路僅需要在回路中安裝一臺(tái)開關(guān)閥，如閘閥，當(dāng)認(rèn)為泵即將處于最小流量工況時(shí)打開閥門，接通最小流量回路，避免泵在最小流量工況下工作。

    三、總結(jié)

    以上介紹的閥門的基本結(jié)構(gòu)與通用閥門無異，但因?yàn)楦鶕?jù)應(yīng)用的工況做了相應(yīng)的改進(jìn)，使得這些閥門成為解決這兩類問題的專用閥門。