图1:典型的泵站设计,其常见部件包括泵控制阀和控制器、止回阀、空气阀、喘振溢流阀和隔离阀。(图片由DeZURIK, Inc.提供)
变速泵站的设计需要额外的考虑。
DeZURIK公司。

正确的阀门选择有助于确保泵站的安全运行和保护,这对工程师和业主来说是一个挑战。常见的考虑因素包括防止波动压力瞬变(水锤)的破坏后果、相关安全问题、管道断裂、接头故障、交叉连接、水淹和水损失。其他需要考虑的问题还包括:尽量减少止回阀的撞击、消除气穴和真空条件、浪涌溢流阀的必要性和尺寸、泵控制阀的考虑因素和选项、阀门运行速度、降低泵送能源成本和可靠的隔离阀服务。

在泵站设计过程的早期,应收集泵送应用的技术参数,以发展对系统的了解。要考虑流体的性质、压力范围、流量范围、阀门通径、行业标准以及业主和咨询工程师的偏好。然后可以使用控制流体力学方程来检查波动压力瞬变(水锤)的可能性。需要审查和考虑的项目包括最大浪涌压力电位、浪涌周期、管线速度、浪涌波速、管道常数和浪涌事件期间的总系统水头电位。对这些结果的研究将为应用止回阀、泵控制阀、浪涌溢流阀和空气阀以最小化浪涌压力提供指导。

对结果的评估也可以为选择止回阀或泵控制阀提供指导。可以评估止回阀撞击的可能性,并确定阀门解决方案。泵控制阀驱动选项也可以进行评估。对浪涌安全阀的需求可以进行调查,如果适用,完成浪涌安全阀的通径。还可以考虑运营成本,并将其与初始购买价格进行比较。这种比较应考虑泵送成本(扬程损失)、阀门预算定价和不同阀门类型的相对维护成本,并导致在项目生命周期内提供最低拥有成本的阀门选择。

当泵关闭时,泵控制阀通常是关闭的,以防止回流。然后,在泵启动后,它以控制的速度打开,逐渐加速流体,以最大限度地减少压力波动。为了启动泵的正常停机,泵控制阀以受控的速度关闭,逐渐减慢流体速度,以最大限度地减少压力波动。坐定后,泵控制阀上的限位开关关闭泵。当泵送过程中发生电源故障时,泵控制阀会自动关闭,通常以比正常速度更快的速度关闭,以尽量减少回流。泵和控制阀接口是一个预编程控制器,它正确地顺序和控制泵和泵控制阀的启动和关闭程序,以使其正常运行。它包括一个具有时间延迟的特殊序列,以保护泵送系统免受机械、液压或电力故障造成的损坏。

止回阀用于防止流体通过泵回流,在流体回流发生之前关闭止回阀。止回阀安装在清洁和不清洁的应用场合。各种关闭装置,包括气垫,控油,底部缓冲器,杠杆和重量,外部杠杆和弹簧或内部弹簧。

喘振溢流阀通常安装在泵排放集管上的止回阀或泵控制阀的下游,阀门进口连接到三通的侧出口,阀门出口通过管道连接回排污池。当系统压力超过其可调泄压设置值时,通常关闭的喘振溢流阀迅速打开,使流体通过打开的喘振溢流阀从系统中排放到受控的、包含的位置(通常是某种形式的污水池)。当浪涌安全阀打开时,系统不再被封闭,流体压缩受到限制,浪涌压力得到控制。只要系统压力超过阀门的释放压力设置,阀门就会保持打开状态。当浪涌压力下降,系统压力低于阀门的释放压力设置时,阀门将开始以可调节的速度缓慢关闭。

放气阀可以去除在管道高处形成的小气囊,从而限制流量。空气阀和真空阀在填充管道时排出大量空气,在排空管道时吸入空气以消除真空。

隔离阀通常有三种类型:蝶阀、旋塞阀或闸刀阀。隔离阀的选择取决于各种因素,包括全流量要求、介质类型和固体含量、温度等。隔离阀通常位于泵控制阀或止回阀之后,以隔离阀门和泵,提高维护能力。减压阀还需要一个隔离阀。

变速泵设计

上述图和阀门设备是基于恒速(C/S)泵站设计的。在变速(V/S)泵站设计中,泵站的阀门要求需要额外考虑,但仍然包含大多数(如果不是全部)相同的阀门应用。V/S泵的设计将考虑通过在启动期间提高泵速和在关闭期间降低泵速来防止喘振。机械止回阀通常用于防止在泵关闭时将管道排入污水池。在C/S泵设计中,防雷通常由泵控制阀和控制接口来完成。V/S泵设备斜坡时间范围的限制可能无法提供可接受的浪涌预防,可能仍然需要泵控制阀。V/S系统设计不能响应功率损失,因为它会产生比管道设计更大的潜在压力浪涌,并且需要浪涌安全阀来缓解V/S和C/S系统的压力。需要空气阀来去除夹带的气泡,并允许空气在真空条件下进入系统。在V/S系统设计中还需要隔离阀,以隔离部件进行维护。

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