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慢速运行允许球阀防止阀猛击(1)

发布时间2019-10-21人气:43

慢速运行允许进口球阀防止阀猛击


位于阿拉巴马州的汉斯维尔东南水处理厂的三台20英寸高服务水泵由液压操作的美国自来水厂协会(AWWA)C507球阀代替典型的旋启式止回阀保护。工程师选择了球阀以节省能源。此外,球阀还具有监视系统运行并帮助防止设备变化造成损坏的功能。

因此,可以谨慎地控制泵的排出流量,以防止止回阀猛烈撞击并在下游的48英寸输水管道中激增(见图1)。由于球阀是缓慢关闭的直角回转阀,因此它们不会受到止回阀的撞击。同样,当管道长几英里时,重要的是泵控制阀在几分钟内必须非常缓慢地运行。
启动泵时,慢速运行可保护管道免受流体速度的快速变化的影响。

泵控制系统图1.智能球阀泵控制系统

在较长的管道上,每1英尺每秒(ft / sec)的速度变化会在系统压力之上产生每平方英寸表压(psig)50磅的波动。仅启动三个泵中的一个就可以将每秒48英寸的管道中的速度提高几英尺/秒,从而可能导致200 psig的浪涌。解决方案是使用由储油器供应系统提供动力的液压控制面板,在60至300秒内缓慢控制泵控制球阀的打开和关闭。储油系统可提供80 psig的油压,即使在停电后也能确保阀平稳,可靠地运行。

球阀不仅可以通过缓慢关闭来防止浪涌,而且还具有相等百分比的固有流量特性,有助于防止长管道上的浪涌。等百分比特性表示,阀位置每变化百分之一,阀的流量系数(Cv)就会有等百分比变化。这种特性使阀门可以在其广泛的操作范围内有效地控制流量。从球阀的几何形状来看,它们在阀的每个端都有一个座,类似于两个串联的阀,因此它们的工作范围很广。

能量计算

球阀用于泵的排放应用,因为它可以在工厂的整个生命周期内节省能源。自来水厂消耗的大部分能源被消耗在高昂的抽水成本中,以克服分配系统的静压头和摩擦损失。水头损失可以通过公式1转换为与克服阀门额外水头损失所需的泵送电力相关的能源成本


对于等式中的变量ΔH,可以通过使用两个阀门之间的扬程损失差异来计算两个阀门选择之间的能耗差异。例如,以10英尺/秒的速度运行的20英寸球阀和20英寸旋启式止回阀之间的水头损失差约为2.5英尺水头。2因此,假设泵在40年中以50%的时间运行,效率为80%,每千瓦时的电成本为8美分,则可以进行以下计算:

总成本公式示例

计算结果表明,使用20英寸AWWA球阀代替旋启式止回阀可在工厂的整个生命周期内为每个阀门节省80,800美元-表明阀门的选择在节能方面可发挥重要作用。

节省电能还减少了燃烧化石燃料和产生温室气体的需求。在全国平均水平上,每使用kW-h电力,就会产生约1.14磅的CO2排放。在前面的示例中,使用球阀将在系统的40年使用寿命中每个阀门节省575吨的二氧化碳排放量。

阀门操作

球阀执行自动止回阀的关键功能,因此需要可靠且紧密关闭。球阀由符合AWWA C541的油缸执行器驱动,该执行器需要特殊的结构材料和生产测试,以确保较高的质量和可靠性。


缸筒由带衬里的玻璃纤维管制成,可防止腐蚀。气缸杆是镀硬铬不锈钢,以防止气缸磨损和腐蚀。液压缸连接到四分之一转,连杆杆致动器,以提供所需的90度旋转来操作球阀。

限位开关控制单元安装在执行器的顶部,可为阀门的全开和全关位置提供远程信号。整个阀组件是根据AWWA C507在工厂一起制造和测试的。

该阀的液压执行器由油压控制系统控制,该系统由一个四通电磁阀组成,该电磁阀在通电时会打开球阀(参见图2)。



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