液控緩閉止回蝶閥工作原理

重錘式液控緩閉止回蝶閥儲備的關(guān)閥能量為重錘勢能，又分為重錘式自動保壓液控緩閉止回蝶閥(簡稱重錘保壓型)和鎖定型重錘式自動保壓液控緩閉止回蝶閥(簡稱重錘鎖定型)，使用工況主要有離心泵工況、軸流泵工況和水輪機(jī)工況等。

開閥離心泵工況(包括離心式混流泵):先啟動泵，延遲預(yù)定時間后開閥。

開閥軸流泵工況(包括軸流式混流泵):泵閥同時開啟，或先開閥至一定角度，再啟動泵。

開閥水輪機(jī)工況:先開啟旁通閥平衡壓力，再開閥，后開啟水輪機(jī)。

各種工況一般均要求在停機(jī)或停電的同時關(guān)閉閥門。

基本電液工作原理如下:

開閥時，電磁閥換向，油泵啟動，液壓油經(jīng)流量控制閥、高壓膠管進(jìn)入油缸，推動活塞，帶動與之相連的杠桿舉起重錘開閥。開閥到位后自動保壓系統(tǒng)啟動;電機(jī)繼續(xù)給保壓蓄能器充壓。壓力達(dá)高壓力設(shè)定點(diǎn)后，油泵停機(jī)。旋轉(zhuǎn)流量控制閥手輪可以調(diào)整開閥時間，調(diào)整范圍為10~90秒。

系統(tǒng)泄漏，壓力降至低壓力設(shè)定點(diǎn)，油泵電機(jī)自動啟動，達(dá)高壓力設(shè)定值后停機(jī)。

關(guān)閥時，電磁閥換向，油缸內(nèi)壓力油經(jīng)快、慢關(guān)節(jié)流閥、高壓膠管、電磁閥回到油箱，重錘落下，連桿帶動蝶板旋轉(zhuǎn)關(guān)閥，迅速切斷前約70%行程的大部分水流;后30%行程則緩慢關(guān)閉?？炻P(guān)角度及各階段緩沖時間可以根據(jù)管道實際工況進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效消除管道水錘;調(diào)整時間為快關(guān)2秒~25秒，慢關(guān)6秒~90秒。

啟閉過程中，可通過停止按鈕使閥門停止在任意中間位置。停止動作主要用于系統(tǒng)調(diào)試。

手動泵主要用于系統(tǒng)調(diào)試。在無電或油泵不能正常工作的情況下，搖動手動泵，也可完成閥門的開啟和系統(tǒng)的保壓。打開常閉截止閥，在重錘勢能和動水力矩的作用下，連桿帶動蝶板旋轉(zhuǎn)關(guān)閥。

液控緩閉止回蝶閥是目前國內(nèi)外較先進(jìn)的管路控制設(shè)備，主要安裝于水電站水輪機(jī)進(jìn)口，用作水輪機(jī)進(jìn)口閥;或安裝于水利、電力、給排水等各類泵站的水泵出口，代替止回閥和閘閥的作用。工作時，該閥與管道主機(jī)配合，按照水力過渡過程原理，通過預(yù)設(shè)的啟閉程序，實現(xiàn)管路的可靠截止，有效消除管路水錘，起到保護(hù)管路系統(tǒng)安全的作用。

重錘式液控緩閉止回蝶閥主要分為閥門本體、傳動系統(tǒng)、液壓站、重錘蓄能機(jī)構(gòu)、鎖定裝置、電氣控制系統(tǒng)等六大部分。

1、閥門本體

閥門安裝形式為臥式安裝。

閥門本體按密封形式分為金屬硬密封(H)和橡膠軟密封(X)兩大類。

金屬硬密封為三偏心+大偏心結(jié)構(gòu)，密封圈為不銹鋼片/柔性石墨復(fù)合層疊，閥座為堆焊硬質(zhì)合金。橡膠軟密封為雙偏心+大偏心結(jié)構(gòu)，密封圈采用優(yōu)質(zhì)丁腈耐磨橡膠，閥座為銅合金或不銹鋼。雙偏心結(jié)構(gòu)減小了、三偏心結(jié)構(gòu)甚至消除了開關(guān)過程中主密封副的摩擦，使閥門啟閉輕松、密封可靠，大大延長了密封副的使用壽命。額外增大的一道偏心則增強(qiáng)了閥門的自關(guān)閉、自密封性能，即關(guān)閥時，加大了的水力偏心力矩協(xié)助關(guān)閉;到位后，力矩使閥門赿壓赿緊。

流道內(nèi)各零件結(jié)構(gòu)均為提高閥門的水力性能進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，大大降低了閥門的流阻系數(shù)。閥體內(nèi)表面經(jīng)過精細(xì)加工;DN≤1200mm時，蝶板采用流線型平板結(jié)構(gòu)，DN>1200mm時，蝶板采用雙平板桁架式結(jié)構(gòu);閥軸采用半軸結(jié)構(gòu);閥軸支撐采用自潤滑無鉛含油軸承。軸頭密封采用自密封V形密封圈。維護(hù)時不用拆卸傳動裝置的任何部分即可對密封件進(jìn)行調(diào)整和更換。

閥門安裝形式為臥式安裝。

2、傳動系統(tǒng)

傳動系統(tǒng)由液壓油缸、連桿機(jī)構(gòu)和傳動支架組成。用于水電站時液壓油缸又稱為接力器，是閥門啟閉的動力執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

傳動系統(tǒng)一般位于沿水泵水流方向的左側(cè)(水輪機(jī)水流方向的右側(cè))，也可根據(jù)用戶要求采用反裝型系統(tǒng)，將其置于管道另一側(cè)，但必須在訂貨時說明。

重錘式液壓油缸為伸縮式柱塞缸。

老的油缸缸筒內(nèi)壁加工要經(jīng)過半精鏜、精鏜、精鉸、滾壓等精加工工序，耗費(fèi)材料多、生產(chǎn)率低、廢品率高。本液控緩閉止回蝶閥采用了精密冷拔--珩磨新工藝，使缸筒材料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等綜合機(jī)械性能及耐磨性得到顯著的增強(qiáng)，各項技術(shù)指標(biāo)超過了ISO4394/Ⅰ國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，生產(chǎn)效率提高近十倍。同時，油缸導(dǎo)向采用引進(jìn)美國Shamban公司技術(shù)的優(yōu)質(zhì)復(fù)合耐磨材料斯來圈，使配合間的最大靜磨擦力降低到基本接近滑動摩擦力，消除了慢關(guān)時有可能出現(xiàn)的爬行現(xiàn)象，大大提高了油缸的工作性能和使用壽命。

油缸上設(shè)有快慢關(guān)行程調(diào)節(jié)裝置和快慢關(guān)時間調(diào)節(jié)裝置。老式的快慢關(guān)時間調(diào)節(jié)節(jié)流閥為螺紋傳動升降式調(diào)節(jié)，閥座、螺母座、閥桿包括各道螺紋都必須有較高的同心度，加工精度要求高，而調(diào)節(jié)螺紋同時又要承受液壓推力，使用中很容易造成磨損、卡阻，調(diào)節(jié)起來很不方便。

本液控緩閉止回蝶閥快慢關(guān)時間調(diào)節(jié)節(jié)流閥改用360度循環(huán)調(diào)節(jié)、液壓螺紋雙重鎖緊的方式，取消了升降式螺紋，降低了加工要求;閥桿在360度內(nèi)循環(huán)旋轉(zhuǎn)，即可實現(xiàn)關(guān)閥速度 快→慢→快→慢 的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)到位后靠缸內(nèi)油壓力和鎖緊螺母雙重鎖緊定位。調(diào)節(jié)閥上還設(shè)有指針、標(biāo)牌，操作者可以清楚地看到速度處于上下限間的什么位置，使用起來十分便利。

連桿機(jī)構(gòu)、閥桿與鍵之間加工精細(xì)，配合緊密，保證開關(guān)無空程。傳動支架上設(shè)有開度標(biāo)牌，同步指示蝶板位置;同時配有可靠的全開、全關(guān)限位裝置，保證無過開、過關(guān)現(xiàn)象。

3、液壓站

液壓站包括電機(jī)、油泵、手動泵、溢流閥、流量控制閥、截止閥、電磁換向閥、保壓蓄能器、壓力開關(guān)、液壓集成塊、油箱、過濾裝置、高壓軟管等。

液壓站與閥門、傳動系統(tǒng)緊密結(jié)合為一個整體，使其占用空間降至最小;但也可以按照機(jī)房實際操作需要采取分體式安裝。

電磁閥有正作用型(帶電開閥、失電關(guān)閥)與反作用型(失電開閥、帶電關(guān)閥)兩種類型供用戶選擇。

老式的液壓站集成塊為平板式結(jié)構(gòu)，保壓蓄能器為閥門廠自制的臥式彈簧式蓄能器，結(jié)構(gòu)松散，占用空間大;同時因為截止閥、甚至電磁閥也是閥門廠自行制造的非標(biāo)件，因為設(shè)備、工藝條件的差距，形成了普通閥門廠制造液壓元件的尷尬;電磁閥、截止閥的性能成了制約產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)一步提高的瓶頸。

本重錘式液控緩閉止回蝶閥改用了我公司技術(shù)人員自行設(shè)計的立體式液壓集成塊，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小;蓄能器采用GB/T2352標(biāo)準(zhǔn)立式蓄能器，截止閥、電磁閥采用上海航海儀器總廠達(dá)到國際先進(jìn)水平的力士樂系列(安裝面按DIN24340)產(chǎn)品，實現(xiàn)了元件的標(biāo)準(zhǔn)化，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，液壓系統(tǒng)的保壓時間至少在168小時以上。

4、蓄能機(jī)構(gòu)

重錘式產(chǎn)品的蓄能機(jī)構(gòu)為舉升至一定高度的重錘。重錘用杠桿與連桿相聯(lián)。閥門工作時，油缸、連桿機(jī)構(gòu)推動閥桿開閥的同時，將重錘舉升至一定高度，使其長期保持一固定的重錘勢能，一旦管路需要，重錘迅速釋放，實現(xiàn)關(guān)閥，控制簡單可靠。自動保壓系統(tǒng)中，當(dāng)油缸壓力不足以舉升重錘時，壓力開關(guān)動作，油泵電機(jī)將自動啟動補(bǔ)充油壓。系統(tǒng)還設(shè)置了雙重保護(hù)功能，即當(dāng)?shù)蛪毫^電器故障失效，不能控制電機(jī)啟動時，若重錘下掉，剛一離開全開位，全開位行程開關(guān)釋放，電機(jī)馬上啟動，實現(xiàn)壓力自保。

5、鎖定裝置

為了使系統(tǒng)更加簡單可靠，反應(yīng)更加靈敏，本閥控制系統(tǒng)在充分保證零部件性能的情況下，取消了自動鎖定裝置，避免了可能出現(xiàn)的誤拔鎖故障、拔鎖不到位故障、拔鎖失效故障等，只配備一種簡單的手動檢修鎖定裝置。閥門全開工作狀態(tài)時，若需檢修系統(tǒng)，將鎖定銷手動投入，即可進(jìn)行液壓元件的拆裝。檢修完畢，系統(tǒng)壓力恢復(fù)正常，即可將鎖定銷手動解除，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

6、電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)包括電氣控制箱、備用電源、接線盒、電纜以及安裝于其他部件上的壓力開關(guān)、傳感器和行程開關(guān)等。系統(tǒng)動力電源等級為380VAC，控制電源一般為220VAC，也可以根據(jù)用戶要求選用220VDC、110VDC等其他電源等級。

電氣控制系統(tǒng)分為普通繼電控制型和PLC智能控制型兩種類型。

普通繼電控制型邏輯運(yùn)算用繼電器來實現(xiàn);它不僅可以就地操作，也可以接入DCS系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，遠(yuǎn)程與就地狀態(tài)用萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)切換?？梢越邮盏倪h(yuǎn)程信號有:開閥、關(guān)閥、停止、水泵狀態(tài)、管道壓力(差壓)等;輸出供遠(yuǎn)程DCS監(jiān)控的信號有:閥門開度位置信號(0º、15º、75º、90º)、遠(yuǎn)程狀態(tài)信號、油泵狀態(tài)信號、鎖定狀態(tài)信號、故障信號(電機(jī)過載、開閥超時、關(guān)閥超時、鎖定故障)、閥門狀態(tài)4~20mA模擬量信號等;除了閥門狀態(tài)4~20mA模擬量信號外，其余信號均為無源的干接點(diǎn)開關(guān)量信號。

PLC智能控制型邏輯運(yùn)算用可編程控制器PLC來實現(xiàn)，這不僅提高了系統(tǒng)邏輯運(yùn)算的可靠性，而且操作簡單，便于維護(hù)，同時因為其功能的擴(kuò)展、加上文本顯示器、觸摸屏等人機(jī)界面的使用，使其在智能化方面的優(yōu)勢得到了充分體現(xiàn)。

PLC智能控制型系統(tǒng)可以設(shè)計成每臺閥門配備一只控制箱，也可以設(shè)計成數(shù)臺閥門共用一只控制箱。工作狀態(tài)下，閥門開度、遠(yuǎn)程狀態(tài)、鎖定狀態(tài)、油泵狀態(tài)、油壓狀態(tài)、油溫狀態(tài)、油箱液面高度、以及電機(jī)過載、開閥超時、關(guān)閥超時、鎖定故障等故障信號，均從各個開關(guān)、傳感器輸入PLC，通過人機(jī)界面進(jìn)行監(jiān)視;系統(tǒng)同時對發(fā)生的問題進(jìn)行分析、發(fā)出報警信息或自動采取緊急措施。各種需要調(diào)節(jié)的參數(shù)，如油壓保壓范圍、泵閥聯(lián)動延遲時間、管道允許開閥差壓值等，則可以直接在人機(jī)界面的調(diào)整菜單下進(jìn)行設(shè)定。

可編程控制器利用遠(yuǎn)程通訊接口，可直接通過光纜或電話線路與中央計算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程信息傳輸，使中控室對系統(tǒng)進(jìn)行管理和集中控制。對于在偏遠(yuǎn)地區(qū)運(yùn)行或分散安裝的閥門，也可采用無線收發(fā)裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，實現(xiàn)無人化管理。

控制系統(tǒng)還可配備用電源。一般情況下，當(dāng)控制系統(tǒng)失電時，閥門自動關(guān)閉;當(dāng)配備備用電源后，控制電源故障時，備用電源自動接入，保證系統(tǒng)以及電磁換向閥的供電，使閥門繼續(xù)保持在工作狀態(tài)。只有中控室關(guān)閥信號發(fā)出時，閥門才隨之按程序關(guān)閉。