自來水廠的常規(guī)制水工藝從原水取水,沉淀池絮凝沉淀,濾池過濾,直至后期的出水泵房輸出供水,都離不開閥門的使用。但是在不同的部位對于閥門的選用要求是大不相同的,正確、合理的選擇,可以獲得閥門經(jīng)濟的使用壽命和性能。主要區(qū)別在于閥門的口徑,閥門的材料、閥門的類型和閥門的控制方法上。本文主要針對自來水廠的閥門選用進行簡要分析。
1、閥門在城鄉(xiāng)供水管網(wǎng)中的作用
在水資源的配送過程中,不可缺少的,它發(fā)揮著一個運輸中介的作用,城鄉(xiāng)供水管網(wǎng)的使用十分廣泛,建設工程也十分浩大,不同類型的城鄉(xiāng)供水管網(wǎng)能夠滿足人們不同的需求。在平常的管理中,閥門不總是應用到的,但是在緊急情況下,一個合格的閥門必須能夠?qū)崿F(xiàn)靈活控制,對水流量進行控制。閥門在選擇時,主要關注類型、材料、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)技術(shù)等,從各個方面確定閥門的質(zhì)量符合標準。
2、水廠常規(guī)制水系統(tǒng)的閥門分布
2.1原水取水的工藝閥門
頭部原水的閥門其特點是閥門口徑較大,無須經(jīng)常操作,大部分屬于一年甚至幾年才需要操作一次,閥門長期處于常開或常閉狀態(tài)。因此從控制方法上,95%以上選用的是手動閥門,從閥門類型上均為閘閥或者蝶閥,由于閘閥的水頭損失要優(yōu)于蝶閥,頭部閥門閘閥略多于蝶閥。口徑集中在1200~1600mm,在頭部進水管道上也存在口徑3000mm或3000mm以上的閥門。
2.2沉淀池閥門
沉淀池的閥門主要是進水閥,出水閥和隔離閥。出水閥基本處于常開狀態(tài),隔離閥基本處于常閉狀態(tài),一年操作一次,故而這兩種閥門都選用手動閘板閥,規(guī)格分布在2200×1800~1200×840之間。而沉淀池的進水閥承擔著水量分配的重要職責,要求調(diào)節(jié)頻繁,性能可靠,且分布在各個沉淀池前,分布比較散,均采用帶有智能控制系統(tǒng)的電動調(diào)節(jié)閥。它是決定著沉淀池的水量和系統(tǒng)平衡的關鍵一環(huán),對于制水線是根據(jù)出水量動態(tài)調(diào)節(jié)的系統(tǒng),尤為重要,并且還需要進行PID動態(tài)跟蹤調(diào)節(jié),這時對于閥門的全行程時間,允許的起停頻率都會有相應的要求。
2.3濾池閥門
常見的濾池為四閥濾池,這也是濾池的基本配置。即無論哪種濾池都至少有進水閥、排水閥、沖洗閥和清水閥這四類閥門。當然現(xiàn)在也有不少五閥、六閥(V型濾池)甚至七閥濾池,還配備了氣沖閥,初濾水閥或者多配備一個進水閥等等情況。從閥門的結(jié)構(gòu)上來分清水閥和沖洗閥通常選用蝶閥,這主要原因是清水閥和沖洗閥都安裝在管廊內(nèi)的管道上,且清水閥需要頻繁調(diào)節(jié),而沖洗閥也會有調(diào)節(jié)沖洗強度的需求。而進水和排水通常通過渠道進行,故而進水閥與排水閥基本上都選用閘板閥。濾池的沖洗閥口徑要略大于清水閥口徑,沖洗閥根據(jù)濾池面積、沖洗強度和沖洗時間等要求基本上在DN600~DN800,而清水閥根據(jù)流量、濾速等要求則在DN400~DN600。進水閥和排水閥的尺寸與沉淀池設計流量、渠道尺寸相關。
2.4泵房閥門
泵房內(nèi)的閥門主要是水泵機組上的進水閥、出水閥、檢修閥和止回閥。前三種閥門基本都選用蝶閥,差異在于控制方式上。進水閥和檢修閥只需要手動閥門即可,因為他們處于常開狀態(tài)。水泵出口閥門的選擇,首先需滿足水泵能閉閥啟動及停止,如果考慮到用出水閥調(diào)節(jié)水量,使水泵擁有不同的工況來滿足需求的因素,出水閥也需要是調(diào)節(jié)型智能裝置控制;其次需配備止回閥,在水泵機組意外停機時能迅速關閉閥門以防止水泵長時間反轉(zhuǎn),又要避免停泵水錘現(xiàn)象的發(fā)生。
2.5水廠加藥系統(tǒng)的閥門
水廠加藥系統(tǒng)的特性決定了用在上面的閥門口徑小,流量小,但是對流量調(diào)節(jié)要求高,精度要求高,調(diào)節(jié)速度快,故而通常選用流量調(diào)節(jié)閥,這種閥門使得介質(zhì)流通能力僅僅取決于閥本身的結(jié)構(gòu),這樣就做到了流量調(diào)節(jié)一次完成。水廠加藥系統(tǒng)管道內(nèi)的介質(zhì)主要是硫酸鋁、硫酸銨、次氯酸鈉等溶液,這就要求閥門還具有抗腐蝕的能力。硫酸銨對銅有腐蝕作用,不能選用銅材質(zhì)制作的閥門,一般采用不銹鋼球閥或UPVC球閥。次氯酸鈉對鋼、鐵有腐蝕作用,不能選用鋼、鐵材質(zhì)制作的閥門,一般采用UPVC球閥或聚四氟乙烯內(nèi)襯哈氏合金閥芯的閥門。
另外加藥系統(tǒng)還會用到不銹鋼球閥、UPVC球閥或蝶閥作為開關閥、切換閥等。
3、閥門的選擇依據(jù)
第一步,所選用閥門的用途、使用工況條件和控制方式。
第二步,安裝尺寸和外形尺寸,與管道的連接方式。
第三步,對閥門流體特性的要求:水頭損失、流量特性、密封等級等。
第四步,工作介質(zhì)的性質(zhì):工作壓力、工作溫度、腐蝕性能,是否含有固體顆粒。
第五步,如果閥門要用于控制,必須確定如下額外參數(shù):控制方式、流量要求、正常流動的壓力降、關閉時的壓力降、閥門的進口壓力。
4、閥門的選擇步驟
第一步,閥門的密封性能要符合介質(zhì)的要求。
第二步,確定工藝要求,即確定現(xiàn)場管道內(nèi)的壓力、流量和背壓等,再確定管道的公稱通徑和閥座孔的直徑,決定閥門的形式和種類。
第三步,根據(jù)管道的口徑、現(xiàn)場工況條件,選擇閥門的類型,結(jié)合第二步的工藝參數(shù),選擇閥門,同時根據(jù)閥門的安裝位置,確定所選用閥門的結(jié)構(gòu)長度、法蘭連接形式及尺寸、開啟和關閉后閥門高度方向的尺寸、連接的螺栓孔尺寸和數(shù)量、整個閥門外形尺寸等。
第四步,根據(jù)管線輸送的介質(zhì)、工作壓力、工作溫度確定所選閥門的殼體和內(nèi)件的材料。
第五步,根據(jù)傳動形式選擇傳動機構(gòu),水廠的蝶閥多以多回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動機構(gòu)為主,閘板閥則是直行程的傳動機構(gòu)。
第六步,確定控制方式,對于氣控系統(tǒng)就是氣缸與配套傳動機構(gòu)選擇,對于電控系統(tǒng)則是電動執(zhí)行機構(gòu)選擇。對于電動執(zhí)行機構(gòu)的選擇即根據(jù)閥門要求的全行程時間、閥門的扭矩等參數(shù),確定傳動機構(gòu)的速比和輸出力矩,接口類型,確定電動機的轉(zhuǎn)速、功率等。
第七步,考慮執(zhí)行機構(gòu)的防護等級、通訊方法,是否選用可控硅等其他配置。
第八步,利用現(xiàn)有的資料:閥門產(chǎn)品目錄、閥門產(chǎn)品樣本等選擇適當?shù)拈y門產(chǎn)品。