管力阀与多功能水泵控制的技术对比
多功能水泵控制阀是在消化吸收以色列同类产品的先进技术,并经重大改进而研制成功的水泵出口控制阀,我公司从 1998 年开始生产和销售 BFDS 型多功能水力控制阀。该阀利用管网介质压力驱动和控制阀门工作,具有截流止回、轻载启泵、消除水锤、自动控制,流量调节、远程显示等功能,用于水泵出口,有效保护水泵及管网设备的安全。
通过技术升级,我公司于 2002 年开发和推出了第二代产品 BFDZ 型液力自动阀,该阀是在多功能水泵控制阀的基础上结合液控蝶阀(引进意大利技术)的优点研制而成,具有多功能水泵控制阀的所有功能和液控蝶阀的独特优点,是多功能水泵控制阀和液控蝶阀的更新换代产品。2003 年列入了国家级火炬计划项目—多功能液力自动控制阀(编号:2003EB041212);2004 年通过了省级科学技术成果鉴定—BFDZ 型液力自动阀(成果登记号 943Y20050047):“该阀在密封可靠性、寿命、自力阀门口径,流阻系数技术性能方面达到国际先进水平”; 2005 年被授予上海市“名优产品”称号;
公司随着在水泵出口控制阀设计经验的不断积累与成熟,并在我公司博士后站研究中心的主导下,通过对泵控阀门的深入研究,良好的结合理论与实际,成功研发出了第三代水泵出口控制阀—BFDG 型管力阀。该阀与多功能水泵控制阀、液力阀一脉相承,继承了前面两种阀门的优势与良好性能,同时参照美国止回阀技术在结构上进行了重大改进,获得长沙市 2011 年度科技进步三等奖。该阀采用了 7 项专利技术:
1、BFDG 型管力阀有活塞式(本公司专利:ON200620051093.1)与膜片式(本公司专利:2006850051094.6)
两种控制腔结构,可根据市场需求广泛适应于多种工况压力与介质;
2、采用偏心蝶阀技术(本公司专利:ZL02223460.8),其体积和重量只有 BFDS 型多功能水泵控制阀
的 1/2—1/3,与 BFDZ 型液力阀相当;
3、采用大小阀板组合技术(本公司专利:ZL03227136.0)和独特的小阀板缓闭结构(本公司专利:
ZL200720064765.7)大阀板快速关闭截流止回,安全可靠;小阀板缓慢(速度可调)关闭,消减水锤压力;
4、采用阀位数字显示技术(本公司专利:ZL01213526.7),既能以数字形式显示阀门的开度,还可以
输出 4—20 mA 直流电信号,供计算机集中控制使用。
5、采用软硬组合密封技术(本公司专利:ZL01249431.3),有效解决了大口径阀门的密封难题,并大
幅延长了密封面的无泄漏使用时间;
6、采用大阀板独立悬挂技术(本公司发明专利:200410046673.7),转动灵活,安全可靠;
7、采用控制腔顶置技术(本公司专利:ZL200620051914.1),美化了阀门外观,同时方便了安装维护
可安装于地沟、地表等各种场合,而不用破坏原土建设施。
管力阀与多功能水泵控制阀的性能对比
项 目 |
主阀结构形式 |
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阻力系数 |
大阀板运行形式 |
控制腔形式 |
控制形式 |
泄压形式 |
控制腔位置 |
旁通管道 |
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异 同 |
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不同点 |
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相同点 |
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多功能水泵控制阀 |
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Y 型阀体, |
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截止式结 |
垂直升降,大阀板快 |
活塞式、膜片 |
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构,阻力系 |
速关阀时有较大的 |
介质压力驱动 |
双阀板 |
顶置 |
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硬管连接 |
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截止式结构 |
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式 |
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数 1.5-2.5 |
碰撞声响和震动。 |
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管力阀 |
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蝶式结构、 |
旋入式结构,并且大 |
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蝶式结构 |
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蝶板流线设 |
阀板配有缓冲装置, |
活塞式、膜片 |
介质压力驱动 |
双阀板 |
顶置 |
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硬管连接 |
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计,阻力系 |
关阀无声响、无冲 |
式 |
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数 0.3-1.1 |
击。 |
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蝶式结构体积 |
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蝶式结构阻 |
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硬管连接,强 |
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小,重量轻,在 |
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管力阀阀板惯性矩 |
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双阀板泄流结 |
顶置结构 |
度高,实用寿 |
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力系数小, |
多种控制腔 |
阀门启闭与水 |
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资源日趋紧张趋 |
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减小,阀板动作更灵 |
构,确保任何 |
便于维护 |
命长。在运输、 |
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有利于管网 |
形式,可适应 |
泵自动联锁, |
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对比分析 |
势下,蝶式结构 |
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活。同时采用斜置阀 |
状况的停泵安 |
与安装,外 |
安装、运行中 |
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运行的节能 |
不同的工况 |
操作简单,动 |
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成为主流发展形 |
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座,阀门启闭更平 |
全,杜绝水锤 |
形统一美 |
不易损坏,同 |
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降耗。 |
介质与压力。 |
作可靠。 |
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式。 |
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稳。 |
事故。 |
观。 |
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时外形整齐美 |
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观。 |
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附件一
管力阀与多功能水力控制阀的能耗对比
管力阀是典型的蝶式结构,为蝶式多功能止回阀,其阻力系数在 0.3-1.1 之间,略大于蝶阀的阻力
系数(0.1-0.6);多功能水力控制阀属截止式阀门类中的升降式止回阀类,其阻力系数在 1.5-12 之间;阻
力系数的大小直接关系到水头损失的大小,也即关系到管网能量损耗的大小。
1、截止式阀门与蝶阀阀门的流场分析:
截止式阀门流场分析(进口及出口端均产生漩涡,紊流严重)
CFD 软件蝶式结构阀门流场分析(阀门全开时,其上、下方大部分区域均保持层流状态)
2、节能验算:
以某水厂工况为例,其工况为:水泵出水管径为 1.2 米,流量为 10000 立方米/小时(24 万吨/日),
杨程 24 米。分别选用管力阀和多功能水力控制阀时,其水头损失分别为:
△H1=k1×V2/2g=0.3×2.462/2×9.8=0.093(米)
△H2=k2×V2/2g=1.5×2.462/2×9.8=0.463(米)
式中:
△H1——管力阀水头损失;
△H2——多功能水力控制阀水头损失;
K1——管力阀阻力系数,由于阀门为大口径,取下限 0.3;
K2——多功能水力控制阀阻力系数,取下限 1.5;
V——流速,2.46 米/秒。
(V=4Q/πD2×3600=4×10000/3.14×1.22×3600=2.46)
其数学表达式为:
△H=KV2/2g △N=9.8Q△H
式中:△H ———水头损失,米;
K ———阻力系数;
V ———流速,米/秒;
g ———重力加速度,9.8 米/秒 2
△N ——能量损耗,瓦特/小时;
Q ———流量,立方米/秒;
即:水头损失与阻力系数成正比;能量损耗与水头损失成正比。阻力系数越小,其水头损失就越小,
能耗也就越小。阻力系数越大,其水头损失就越大,能耗也就越大。当管网流量较大时,不同阻力系数
的阀门所损耗的能量是有明显的差异的。
从上述结果中可计算得出阀门水头损失在总扬程中的比例:
△H1/H0=0.093/14×100%=0.67%
△H2/H0=0.463/14×100%=3.3%
式中:H0——总杨程,14 米
从上述计算可以看出,多功能水力控制阀的水头损失占总扬程的 3.3%,是管力阀的 5 倍;
以上两种阀门的水头损失之差:
△H=△H2-△H1=0.463-0.093=0.37(米)
其所需能耗为:
N=9.8Q△H
=9.8×10000×0.37
=36240 (瓦特/小时)
=36.24(千瓦/小时);
若每天工作 24 小时,每年工作 300 天,则多功能水力控制阀比管力阀每年多耗电费
M= t△N w
=24×300×36.24×0.5
=130464 (元)
若全年满负荷工作,即:每天工作 24 小时,每年工作 365 天,则多功能水力控制阀比管力阀每年多耗电费:
M= t△N w
=24×365×36.24×0.5
=158818 (元)
式中: t——用电时间,24×365 小时;
w——电费,0.5 元/千瓦×小时;
以上示例说明,管力阀与截止式水力阀相比,不仅在体积上节约材料与安装空间,在性能上更具有
节能降耗的优势,是现代泵房建设中理想的水泵出口自动控制阀。
3、本项目产品结构尺寸、重量及节约电费对比:
根据以上计算公式与参数,按管网流速 2.5 米/秒、电价 0.5 元每度,全年满负荷工作,可计算出相
同口径阀门电费的差异情况如下: (96732ξd²)
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多功能水泵控制阀 |
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序 |
型号、技术 |
多功能水泵控制阀 |
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管力阀(蝶式多功能水 |
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管力阀 |
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年节约 |
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号 |
参数 |
(截止式) |
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泵控制阀) |
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电费 |
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长×宽×高 |
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重量 |
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长×宽×高 |
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重量 |
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(约) |
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(Kg) |
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(Kg) |
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元 |
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1 |
DN450,PN10 |
1000×700×1310 |
950 |
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432×685×870 |
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420 |
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21500 |
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多功能水泵控制阀(截止式) 管力阀(蝶式多功能水泵控制阀)