管力阀的应用案例分析

1.1　产品介绍和用途

管力阀是继老式手动控制阀、液控蝶阀、截止多功能水力控制阀后，开发出来的新型蝶式多功能水泵控制阀。该阀采用先进的流体设计，能耗低、运行稳，密封效果好，它兼具电动闸阀、电动蝶阀以及止回阀的功能，敏捷的快关速度和可调的泄压时间，能有效消除水锤危害，保护水泵及管网系统安全。该阀适用于自动化给排水泵站的离心泵、混流泵和轴流泵出水管道，有膜片式与活塞式两种控制装置，以分别适用于清水、原水类介质和污水类介质。

该阀结构紧凑，体积小，重量轻，特别适用于大口径管网系统，可广泛应用于电力、环保、冶金、石化、水司、市政、食品等行业供、排水系统、污水泵房、化工流体等输送系统。

图1.1　管力阀产品实物图

1.2　主要技术性能

1.2.1　技术参数（1MPa=10kgf/cm2）

表1.1　管力阀主要技术参数表

1.2.2　管力阀性能参数汇总表

表1.2　管力阀性能参数表

1.3　工作原理（如下图示）

管力阀与水泵的启动——关停是自动联动的，结合示意图工作原理如下：

停泵状态，阀板在出口端及隔膜（活塞）上腔静压作用下全部关闭；水泵启动时，进水端水压从旁通管传入隔膜（活塞）下腔，主阀板及缓闭阀板在进口端及下腔水压作用下缓慢开启；在进水端压力作用下，阀板开启到最大开口状态，阀门开度由流量决定；停泵瞬间，流量及压力突然降低，主阀板在重力作用下开始关闭；当流量接近于零时，主阀板关闭，（阀板与阀座接触前，设有缓冲机构，保护密封面），同时主阀板上留有泄流孔以减弱回流介质水锤冲击力；主阀板上、下形成压力差，阀门出口水压从控制管进入上腔推动膜片压板（活塞），使下腔水排入阀门进口，缓闭阀板开始缓闭；缓闭阀板完全关闭泄流孔，阀门回到停泵初始状态。

图1.2　管力阀工作原理图

1.4　产品主要技术特点

（1）功能多样：具有轻载启泵、截流止回、消除水锤等功能，一阀顶多阀，节省设备总投资。

（2）缓开启泵：启泵后在阀门进口端微孔止回阀的作用下，介质缓慢流入膜片活塞）下腔，大阀板推动小阀板一同缓慢开启，减小启泵电流，确保电机和电控系统安全。

（3）快关缓闭：独特的大、小阀板双结构，停泵时，先快关后缓闭，有效消除水锤，保证系统安全。

（4）高可靠性：结构上采用控制装置顶置的创新型设计，外形空间小，内部结构简单，运行可靠性强。工艺精良，壳体、零部件均为精密铸造，结构强度好，外形简洁精致，主阀体采用一体化铸造，强度高，稳定性好。

（5）安装方便：采用蝶式结构，具有体积小、重量轻的特点，占地空间小，降低土建成本，可适用于地表和地沟等多种安装方式。

（6）维护简单：阀门的启闭由输送的介质驱动，与水泵自动联锁，无需人工与外力去操作；控制腔内的零部件检修可在机组正常运行的同时进行；关键零件均选用优质材料，维护周期长，维护量低；外控通道中过滤器具有自冲洗功能。

（7）节能降耗：启闭件为斜置蝶板式，水流平顺，沿程损失与局部损失很小；取消液控蝶阀的电—液控制系统，降低成本而又增加了可靠性和稳定性，减小耗电达到节能的目的。

（8）动作、密封可靠：采用国内外首创的软硬双重密封结构和金属硬密封结构，密封副摩擦力矩极小；斜置偏心结构密封副，缩短了关阀行程，减少了密封圈滑移距离，降低了摩擦力矩，达到了瞬间离合的效果，并且具有防泥沙和压力自动补偿的功能；阀体、阀板密封角度优化设计，使阀门启闭灵活可靠。

（9）适应性强：

①产品有膜片式与活塞式分别适用于各类工况与介质。

②污水型管力阀外控组件中的特殊过滤器能有效过滤污水中的杂质颗粒，保证进入膜片腔或活塞缸内介质为清洁液体。该过滤装置具有自冲洗功能，下部有排渣装置，可手动定期排渣，系统还设有清洗装置。

③可根据工况要求配置平衡锤，以调节大阀板关闭速度和减小运行阻力。

④调节型可根据工况要求，采用手动或者电动控制开度进行流量调节。

1.5　安装型式说明

（1）管力阀可立式安装，也可以卧式安装。为了安装维修方便，在空间许可时，应优先考虑卧式安装，应保证阀轴水平。

图1.3　管力阀立式、卧式安装示意图

（2）当阀门关闭时，阀板光面为进口方向，装有阀轴有控制缸顶杆的一面为出口方向。严禁反向安装。与相邻阀门、缩经、弯道等距离通常不小于1DN，各口径详细尺寸请与公司技术部联系。

（3）卧式安装时，为了改善管道受力状况，当阀门口径大于900mm时，为改善管道受力情况，可设置支架或基础。

1.6　阀门外形结构

图1.4　管力阀结构示意图

1—阀体；2—阀板；3—缓闭部件；4—控制部件；5—微孔止回阀；6—旁通组件；7—阀杆；8—控制顶杆；9—小阀板

1.7　典型案例

1.7.1　化工项目

1.7.1.1　彭州石化循环水泵站

彭州石化循环水泵站原采用微阻缓闭止回阀，运行过程中，一泵站因DCS原因突然事故停车，出口的止回阀未实现缓闭功能，直接快速关闭，造成管线震动和巨大噪声，甲方要求厂家整改，其后又发生了油缸传动部件震裂，阀门油漆脱落并产生巨大噪声的现象。经过协商，DN1400口径8台，DN1200口径18台全部退还厂家，厂家退还全部货款，由设计院重新提交止回阀请购文件，重新采购合格产品。

受阀门口径、安装空间，工况参数及采购成本等多重限制，传统泵控阀难以满足全部要求，通过设计方的了解，联系湖南泵阀对现场进行了考察，认为可以解决本工况问题，实现安全运行的目标。经协商，采用前期更换两台套验证运行的方式，经验证合格全部实现了设计要求，后陆续更换了全部26台阀门。

图1.5　彭州石化循环水泵站设备现场图

自2013安装至今，运行稳定，性能良好，体现了良好的安全性和稳定性。

1.7.1.2　洛阳石化项目

洛阳石油化工工程公司（Luoyang Petrochemical Engineering Corporation/SINOPEC，英文缩写：LPEC），公司成立于1956年，前身为石油工业部抚顺石油设计院、石油部洛阳炼油设计研究院，是国内第一批授权实施工程总承包的全国基本建设管理体制改革试点单位之一。

(www.xing528.com)

图1.6　洛阳石化项目设备现场图

本循环水泵站分别采用了截止式多功能水泵控制阀和蝶式泵控管力阀，同为DN900、PN10规格，通过现场对比，管力阀表现了良好的安装空间小和过流通畅的优点，从2015年安装应用至今，两项产品的运行可靠性和稳定持久性的比对，还在持续进行中。

1.7.1.3　扬子石化项目

图1.7　扬子石化项目设备现场图

扬子石化烯烃厂循环泵站采用了管力阀产品，由于该阀门无电气、液压等附件，可直接露天安装，在冬季时，为防止旁通管件冻坏，采用包覆保温棉等措施，阻挡循环水温度的散射，利用自身热量实现防冻。

本阀门外部，除一小段外伸的阀轴，有显示阀门开度运行情况的旋转运动外，无其他运动部件，在更寒冷的地区，可将阀门与管道一起进行整体的保温防护，不影响阀门的正常运行。

图1.8　管力阀全包裹应用现场

1.7.2　水务项目

1.7.2.1　猴子石水厂项目

猴子石水厂是长沙城区第一大水厂，也是湖南省第一大水厂，由原三水厂和八水厂合并而成，日供水能力达80万立方米，肩负着长沙市南湖路以南、湘江以东、万家丽路以西、暮云以北区域供水。该水厂制水工艺经过改造，在“混合—絮凝—沉淀—过滤—消毒”常规的制水工艺的基础上，增加了臭氧和活性炭深度处理工艺，进一步提升了安全供水服务保障能力。

2017年该厂进行技术改造时，引入了管力阀泵控产品，通过近3年的运行，该阀与一贯采用的液控蝶阀相比，无机械、电气和液压部件，具有结构简单，维护方便的显著优势，尤其是避免了油压泄漏，而造成动作失灵和环境污染的隐患。

图1.9　猴子石水厂项目设备现场图

1.7.2.2　辽河石油勘探局供水公司兴东水源

兴东水源是辽河油田勘探局供水公司的一个分支，主要为油田职工提供生活用水。兴东水源站为抚顺大伙房水库引水为水源的地表水处理厂。水库的水经远距离暗渠输送到兴东水源站得到原水，再经混凝—沉淀—过滤—消毒等工艺处理得到符合标准的生活用水。

2018年采用了DN800的2台、DN500的3台管力阀，产品紧凑，安装、运行简捷友好。投入运行以来，运行平稳、性能稳定，体现了良好的安全性与可靠性，获得用户认可。

图1.10　辽河石油勘探局供水公司兴东水源设备现场图

1.7.3有色冶金

1.7.3.1　太原钢铁项目

图1.11　太原钢铁项目设备现场图

2013年，太钢不锈冷连轧技术改造项目，在7号循环水泵站安装了DN800口径6台和DN600口径8台管力阀，以取代原截止式多功能阀，表现了安装空间小和过流通畅的优点。

1.7.3.2　巴彦淖尔市飞尚铜业

图1.12　巴彦淖尔市飞尚铜业设备现场图

巴彦淖尔市飞尚铜业有限公司是飞尚集团铜产业链中铜冶炼环节的龙头企业，公司位于内蒙古自治区巴彦淖尔市乌拉特后旗青山工业园区内，年产粗铜（阳极板）10万吨、工业硫酸37.5万吨，是一个铜冶炼现代化的企业。

循环水泵房在设计规划时，就采用了体积小、流道畅通的管力阀，精简泵房空间，减少土地占用和建安成本，并有利于防冻保温。与同类产品相比，具有很高的使用价值和附加效益。

1.7.4　电力项目

1.7.4.1　山西漳泽电力股份有限公司侯马热电分公司DN800管力阀

本项目循环冷却水泵出口，原采用了具有重锤和缓闭油缸的蝶式缓闭止回阀，该阀门主阀为单板结构，通过外控油缸的作用，实现阀板的快关和缓闭动作，在此过程中，为防止水泵反转，则蝶板应快速关闭较大角度，以减小回流介质的过流量；为防止发生关阀水锤，蝶板又应保持足够开度，以实现泄水降压；对阀门结构而言，偏心量大，则有利于蝶板在水力作用下迅速开启，并保持大的开度；偏心量小，则有利于缓闭时降低蝶板的不平衡扭力，减小阀杆和外控部件的尺寸和强度。以上矛盾的存在，决定阀门的所有参数需要与工况良好的配合和平衡，才能符合工况运行，否则可导致水泵、电机损坏，或阀门故障。

管力阀通过双阀板结构，开阀时同步缓开，关阀时，大阀板快速独立关闭，并通过泄流孔泄水降压消除水锤，小阀板二次关闭实现密封，由于关闭时间可根据工况要求进行调节，较好地解决以上问题，兼容不同工况。

图1.13　山西漳泽电力股份有限公司侯马热电分公司设备现场图

1.7.5　高扬程工况

1.7.5.1　甘肃引洮项目渭源县取水工程一级泵站

引洮工程跨越洮河、渭河、祖厉河3大流域，沿线地质条件非常复杂。取水口位于洮河上游九甸峡水库，总干渠全长110.47公里，其中84%为隧洞，共18座。总干渠的汩汩清水再经过3条干渠、18条支渠、2条城市专用输水管线，流向定西市安定区、陇西县、通渭县、渭源县、临洮县以及白银市会宁县和兰州市榆中县，年引水量达2.37亿立方米。

图1.14　甘肃引洮项目渭源县取水工程一级泵站设备现场图

此供水工程设计供水规模为Q=465m3/h，单台水泵设计流量Q=155m3/h，设计扬程H=402m，转速均为2960转/分钟，水泵三用一备，泵站后主输水管采用一根DN300钢管，主输水管线总长2256m。

水泵出口采用PN6.3活塞式管力阀，正常运行约5年，使用良好，达到预期要求。

1.7.5.2　云南通海应急提水工程

图1.15　云南通海应急提水工程设备现场图

此应急取水泵站工程设计供水规模为18000m3/d，水泵一用一备，单台水泵设计流量Q=550～720～850m3/h，设计扬程H=594～540～486m，止回阀处静高差425.7m，口径分别为DN400，泵站后主输水管采用一根DN400焊接钢管，钢管壁厚为16mm，泵站后输水主管管线总长4664m。

1.7.6　节能用户评价