主動循環泵保護閥分類性能分析工作原理
1.主動循環泵保護閥概述
主動循環泵保護閥為了滿足工藝流量需求，離心泵系統流量在必定的范疇內波動，太小的流量往往會造成離心泵的溫渡過高，把持不穩固，并產生大批的噪聲。因此在離心泵的出口安裝了主動循環泵保護閥，用來防止介質倒流，并實現系統的小流量回水以保持泵正常運行所需的最小流量，提高了泵的應用效率，減少了泵的故障。
2.泵保護系統性能分析
泵保護系統重要有三種情勢。
泵保護系統①帶有非調節型旁路減壓器的泵保護系統 。
泵保護系統②慣例的泵保護系統 。
泵保護系統③帶有主動循環泵保護閥的泵保護系統 。
主動循環泵保護閥因具有流量感知、止回、旁通把持和多級減壓等功效, 其性能較好。
3.主動循環泵保護閥工作原理
主動循環泵保護閥的主閥為升降式止回閥 。其主閥從全關到全開的過程中，介質不斷從閥體進口流進，克服彈簧力的作用，從閥蓋主流出口流出，同時閥瓣上升帶動撥桿左端上升。由杠桿原理, 撥桿右端降落，針閥在自重和介質力作用下降落。當主閥全開時，針閥全關，封閉流道B，D 腔與C 腔產生的壓差使節流活塞右移，封閉流道A ,結束旁通回流。
當主流出口壓力超過額定值時，由于主閥進出口壓差轉變及彈簧的作用，閥瓣從上到下運動直至封閉，同時帶動撥桿左端降落, 右端上升, 針閥開啟，打開流道B。D 腔內的介質經流道B 流向旁通出口。由于節流活塞C 腔受力比D 腔大，故節流活塞左移, 打開流道A。此時介質通過流道A，經多級正反螺旋槽減壓后回流到高壓離心水泵的進口，保證水泵正常運轉。
4.主動循環泵保護閥類型
目前鋼廠、電廠和化工廠等采用的主動循環泵保護閥重要為美國的YAWAY和HBE公司及德國的SCHROEDAH和HORA公司產品。4 家公司的產品基礎上采用了同類型結構，即主閥為彈簧加載的升降式止回閥，副閥為帶有減壓機構的節流閥。
主動循環泵保護閥按壓力級基礎上分為兩類：
主動循環泵保護閥分類一：低壓型(150～300 磅級)
主動循環泵保護閥分類二：高壓型(600～2500 磅級) 。
低壓型和高壓型的主閥結構都是一樣的，不同的是旁通副閥的減壓機構情勢，低壓型重要采用節流孔板式減壓，高壓型則采用多級溝槽式減壓.
5 盤算
5.1 重要性能
5.2 重要參數
①閥門流阻系數ζ
ζ = (5104 Fg/ Gy) 2
Fg = π/ 4 ×dg
2 = 3114/ 4 ×13162 = 1451193 6
Gy = 31610
ζ = (5104 ×1451193 6/ 31610) 2 = 51362 7
②主流壓降ΔPz
ΔPz = ζ·ρ·V z
2/ 2
V z = Qz / Fz , Qz = 01087 8
Fz = π/ 4 ×dz
2 = 3114/ 4 ×01192 = 01028 3
V z = Qz / Fz = 01087 8/ 01028 3 = 31102 4
ΔPz = 51362 7 ×1 000 ×31102 42/ 2
= 25 80717
③彈簧預壓縮量F1
彈簧在閥門全開地位時力的平衡方程為
( F1 + hz ) K + Gz + Pzc ·Fz = PZJ ·Fz
式中 ( F1 + hz ) K ———彈簧對閥瓣的作用力↓
Gz ———閥瓣自重↓
Pzc ·Fz ———主流出口壓力對閥瓣的作用力↓
PZJ ·Fz ———主流進口壓力對閥瓣的作用力↑
即
( F1 + hz ) K = ( PZJ - Pzc) Fz - Gz
( F1 + hz ) K = ( Pz ·Fz - Gz
閥門在全開地位時,彈簧的壓縮量為
F2 = F1 + hz = (ΔPz ·Fz - Gz ) / K = (25
80717 ×01028 3 - 19113) / 5191 = 91121
則彈簧的預壓縮量為
F1 = 91121 - 4715 = 43171
④節流面積(按節流串的節流面積和把持前部節流孔面積盤算)
比擬設計數據可知,在節流串中,第一級節流串面積最小,該面積FJL C 為圓臺側面積,即
FJL C = πLJL C ( dJL C + DJL C) / 2
= 3114 ×919 ×(3210 + 4610) / 2 ×10- 6
= 1211235 ×10- 4
把持前部節流孔面積FJL 為
FJL = π/ 4 ×DJL
2 = 3114/ 4 ×01008 52
= 51671 6 ×10- 5
總節流面積FJL Z 為
FJL Z = nJL ×FJL = 14 ×51671 6 ×10- 5
= 7194 ×10- 4
FJL Z < FJL C
所以,旁通流量由把持前部節流孔的面積把持。
5.3 驗算旁通流量
5.4 闡明
閥門流阻系數應由實驗斷定, 理論盤算誤差較大,而且主路和旁通的流阻系數顯然是不一樣的,這里只進行了簡略的模仿盤算。在實際設計中彈簧的預壓量取值為62 ,而非盤算的43.71 。
6.主動循環泵保護閥改良
齊魯石化烯烴廠從國外某公司進口的主動循環泵保護閥, 應用幾年后, 在工作過程中呈現了外漏及旁通閥能開不能關等故障, 因此委托北京航天石化技巧設備工程公司研制1500 磅級6/ 6/ 2 in1 主動循環泵保護閥1 臺及該閥的旁通閥4 套。經對原閥的結構及故障進行分析, 做了改良。
①首先采用盤算機模仿主閥全開、旁通閥全關時的狀態, 以此斷定撥桿和針閥的行程。
②重新設計O 形圈, 提高密封可靠性。O 形圈(11) 的作用是使C 腔和D 腔產生壓差, 使節流活塞能夠移動, 因此該O 形圈及其溝槽尺寸的斷定非常關鍵。設計時根據O 形圈新尺度重新選擇了O 形圈及對應的溝槽尺寸。應用過程中, 原閥在F 處呈現了外漏。為解決這個標題, 設計時在把持前部上添加了一個O 形圈(6) , 在旁通與閥體之間又增加了一處密封。實際應用證實, O 形圈的設計及添加是合適的。
③針閥E 處的間隙原為0125 mm , 設計時改為110 mm , 間隙加大, 有助于在D 腔形成高壓,提高了節流活塞運動的可靠性。
④當閥瓣全部打開時, 帶動撥桿向上運動, 針閥在重力作用下降落, 靠錐面密封。針閥假如不能密封, D 腔介質通過流道B 泄荷, D 腔的高壓無法建立, 將導致節流活塞不能運動。設計時在把持前部的G處增開一半圓型槽, 使針閥密封單靠重力作用變為靠重力和介質力雙重作用, 增大了針閥的密封比壓, 提高了旁通副閥工作的可靠性。
⑤在閥蓋內腔閥瓣導向段的中心H 處增加了Ф3 mm 的通孔。使封閉的彈簧腔與主閥內腔相通,減小了閥瓣運動時的阻力, 提高了主閥感知流量變更的敏銳度。
⑥改良了節流體鑄造工藝。由于節流體內腔為正反螺旋槽結構, 外形復雜, 本來采用砂型鑄造,精度較低, 砂眼、攙雜、粘砂等缺點多。設計時改為由盤算機設計三維實體, 通過實體造型儀直接天生蠟模, 兩天內即可澆鑄成毛坯件。產品精度高,質量好, 生產周期短。
7.主動循環泵保護閥結語
改良后的主動循環泵保護閥應用后果良好。主動循環泵保護閥是一種特別的流量調節閥, 其旁通閥結構復雜, 減壓機構需要精心盤算與設計, 并且還須與離心泵組合安裝后做流量調節實驗, 因此在設計制作實驗等方面有必定的難度, 但同時因其在電廠、鋼廠和化工廠等行業利用廣泛, 并且能節儉大批的資金, 因此有著很好的市場前景。
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