大型輸水工程中的蝶閥計算選型

之前介紹SY42AX煤礦水管路減壓閥應(yīng)用案例，現(xiàn)在介紹大型輸水工程中的蝶閥計算選型大口徑蝶閥蝶板密封面測量工具寧波閥門廠詹明我廠生產(chǎn)的蝶閥（７００～１６００ｍｍ）蝶板（圖１）的斜對于大型輸水工程中的蝶閥來說，其主要特點(diǎn)在于口徑大、流量大。為降低輸水過程中的能量損耗，提高輸水效率，必須設(shè)法降低蝶閥的壓力損失，提高流量系數(shù)。

　　　　1大型輸水工程中的蝶閥計算選型 計算模型
　　　　1.1 幾何建模
　　　　首先采用Solidworks軟件對蝶板進(jìn)行了三維造型（見圖1）。蝶板底部直徑為3.4m。蝶板上部設(shè)計為拱形結(jié)構(gòu)，拱形內(nèi)部設(shè)計有若干格柵以提高水的過流面積。拱形兩側(cè)各有一個凸臺用于安裝蝶板的轉(zhuǎn)軸。圖1 原型蝶板的三維造型初步分析認(rèn)為，拱形兩側(cè)的凸臺可能會引起流動的紊亂，因此將其改造成流線型，其三維造型見圖2。圖2 改進(jìn)型蝶板的三維造型
　　　　1.2　大型輸水工程中的蝶閥計算選型計算建模
　　　　計算模型采用三維N-S方程及標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型。其主控制方程為：
　　　　式（1）中，Q為守恒變矢量；f，g，h分別為3個坐標(biāo)方向的通量，分別表示為式（2）~式（5）：面以上端尺寸ΦＤ為設(shè)計基準(zhǔn)，但車斜面與上Ｒ后，產(chǎn)品用常規(guī)測量工具無法測量?，F(xiàn)用大游標(biāo)卡尺配一副測量卡板組成測量工具（圖２），可以解決這一問題。

向偏心的*設(shè)計使密封面之間無摩擦傳動，延長了閥門使用壽命。
由扭矩產(chǎn)生彈性密封。
巧妙的楔形設(shè)計使閥門有越關(guān)越緊的自動密封功能，密封面之間具有補(bǔ)償性、零泄漏。
體積小、重量輕、操作輕巧、便于安裝。
可根據(jù)用戶要求配置氣動、電動裝置，滿足遙控和程控的需要。    圖3 閥門開啟過程流態(tài)變化
　　　　上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,計算也給出了改進(jìn)前后兩種蝶板在水平（即全開）狀態(tài)下的繞流流線圖和壓力云圖（見圖4、圖5，第3頁圖6、圖7）。從流線圖可以看出，原型閥門蝶板附近的流動比較紊亂，而改進(jìn)后的流動則較為光順。反映到壓力上，從壓力云圖可以看出，改進(jìn)前后的壓力梯度具有明顯不同。原型蝶板在兩側(cè)凸臺和外側(cè)筋板上有明顯的壓力集中，容易造成結(jié)構(gòu)損壞，而改進(jìn)后蝶板的壓力分布則較為均勻。
　
一、大型輸水工程中的蝶閥計算選型用途
1、當(dāng)水輪機(jī)組事故飛逸時，緊急動水關(guān)閉進(jìn)水閥，保護(hù)機(jī)組的安全；
2、一管多機(jī)的水電站中，當(dāng)一臺機(jī)組故障須檢修時，關(guān)閉該機(jī)組前的進(jìn)水閥即可進(jìn)行檢修工作，而不會影響其它機(jī)組的
正常工作；
3、當(dāng)機(jī)組長時間停機(jī)時關(guān)閉進(jìn)水閥，可減少機(jī)組蠕動和減少開機(jī)時間。
二、特點(diǎn)
1、閥體和活門采用鑄焊成型。閥體的外部采用T形加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，活門采用雙平板框架結(jié)構(gòu)或流線型結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，剛性好。
   入水和出水的部 位采用導(dǎo)流或流線型設(shè)計，水力特性好，通過進(jìn)水閥的流阻系數(shù)小于0.2；
2、橡膠軟密封采用雙偏心結(jié)構(gòu)，金屬硬密封采用三維偏心結(jié)構(gòu)，充分利用進(jìn)水閥的水力自關(guān)閉特性，保證任意工況時的
   關(guān)閥可靠性；
3、蓄能器的流體能或者重錘勢能驅(qū)動進(jìn)水閥的直缸搖擺接力器開啟或關(guān)閉進(jìn)水閥，液壓系統(tǒng)的保壓性能好，按照預(yù)先設(shè)
   定的程序開 閥或 關(guān)閥，開閥或關(guān)閥的全過程可控（液壓系統(tǒng)可設(shè)計多種壓力級別供用戶選擇）；
4、采用PLC控制，線路簡單，可靠性高，通訊接口齊全，具有較完善的人機(jī)通訊功能和故障自我診斷功能；通過電氣控
   制柜可以就地操作 也可以遠(yuǎn)距離操作，簡便的實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)組與進(jìn)水閥的聯(lián)鎖程序控制及微機(jī)集中控制；
5、關(guān)閥位置設(shè)置液壓鎖定和機(jī)械鎖定。機(jī)械鎖定用于防止檢修水輪機(jī)時因誤操作進(jìn)水閥發(fā)生意外事故。開閥位置可按用
   戶要求確定是否設(shè) 置液壓鎖定。
6、液壓站和電氣控制柜與進(jìn)水閥分離就近安裝；液壓站通過經(jīng)酸洗的無縫鋼管和軟管與進(jìn)水閥的接力器和鎖定油缸連接。
三、大型輸水工程中的蝶閥計算選型工作原理
1、開閥時，啟動油泵電機(jī)組，油泵將壓力油輸入蓄能罐至額定壓力后停止（重錘式開閥時油泵電機(jī)組直接向接力器供油
    ）。打開旁通閥，管線介質(zhì)通過旁通管路進(jìn)入水輪機(jī)蝸殼漸變段，空氣閥自動排氣，待進(jìn)水閥前后壓力差值達(dá)到設(shè)
   定值時，液壓鎖定油缸電 磁閥動作，解 除液壓鎖定裝置。進(jìn)水閥直缸搖擺接力器電磁閥動作，壓力油進(jìn)入直缸搖擺
   接力器無桿腔，帶動進(jìn)水閥的曲柄、閥軸轉(zhuǎn)動，閥門開啟。 全開到位后，關(guān)閉旁通閥。
2、關(guān)閥時，進(jìn)水閥直缸搖擺接力器電磁閥換向，壓力油進(jìn)入直缸搖擺接力器有桿腔，閥門關(guān)閉，關(guān)閉到位后，液壓鎖定
   油缸電磁閥換向， 液壓鎖定裝置投入。
3、進(jìn)水閥開閥或關(guān)閥的全行程時間可調(diào)節(jié)液壓回路上的調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)。
　　　　從計算結(jié)果看，改進(jìn)后的蝶板具有“大流量系數(shù)、小壓力損失”的明顯優(yōu)點(diǎn)。
　　　　更具有工程實(shí)際意義的數(shù)據(jù)是流量系數(shù)和壓力損失系數(shù)，本文的計算也分別給出了改進(jìn)前后的相關(guān)結(jié)果（見表1）。表1 蝶板改進(jìn)前后的壓力系數(shù)和流量系數(shù)從表1的計算結(jié)果可以看出，改進(jìn)后蝶板的阻力降低約30%，壓差降低9%，壓力損失系數(shù)降低約9%，而流量系數(shù)則增加了5%。

　　　　3 大型輸水工程中的蝶閥計算選型經(jīng)濟(jì)性分析
　　　　該蝶閥閥板采用鑄造工藝成型。改進(jìn)后材料費(fèi)增加約5%，加工工藝沒有太大的變化，總的制造成本略有增加。但改進(jìn)后的閥門因具有流線形的兩側(cè)凸臺，其結(jié)合部位的應(yīng)力集中情況得到很大改善，在大載荷工況下不易發(fā)生破壞，使得閥門故障率明顯降低，壽命則明顯延長；而且降低了輸水過程中的能量損耗，提高了工作效率。相比較而言，制造成本的增加*可以忽略不計。與本產(chǎn)品相關(guān)論文禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護(hù)