摘要送水泵房作為將清水加壓輸送至給水管網的構筑物，其出水水流具有高流速、高壓力等特點。送水泵房水泵機組根據水廠調度需要，需經常進行啟停水泵操作，因此，送水泵房止回閥需具有防水錘功能穩定、水損小、密封性好、密封副不易磨損、操控簡易等特點。現狀各水廠送水泵房止回閥多選用多功能水泵控制閥、液控雙速閘閥。多功能水泵控制閥存在水損大、緩閉功能易受膜片老化受損影響等缺點;而液控雙速閘閥組成結構復雜，閥門老化后存在啟閉不到位、密封不嚴實、維護工作多等缺點。針對傳統止回閥在應用過程中的不足，某水廠在進行送水泵房止回閥更換時，選用全通徑偏心半球閥替代傳統止回閥，全通徑偏心半球閥由閥體及液控驅動系統兩部分組成，通過液壓驅動油缸動作，控制閥門啟閉。通過設置液控驅動系統的動作模式，可分快速和慢速兩階段啟閉閥門，實現緩閉、止回等多種功能，而全通徑偏心半球閥的偏心結構設置，以及閥座、密封副的優化設計，使其在使用過程中更加穩定。與多功能水泵控制閥與雙速閘閥相比，全通徑偏心半球閥具有更安全、更可靠、更經濟、更智能的特點，應用于泵后止回時更具優勢。該水廠在使用全通徑偏心半球閥后，閥前壓力降低4.33%，水頭損失降低90.8%，節約水泵機組電耗近8.79萬元/組。實踐結果表明，全通徑偏心半球閥應用于泵后止回，可有效避免傳統止回閥的短板，在有效延長止回閥使用壽命的同時，實現節能降耗、降低操作難度、減輕水廠維護工作量等目標。

　　關鍵詞全通徑偏心半球閥止回閥水頭損失密封性節能降耗

　　止回閥是一類依靠流體介質或外部驅動開啟，閥瓣自身重量及介質壓力關閉，阻斷介質倒流的閥門。在給水廠中一般用于送水泵房，在水泵機組突發停機后，止回閥自動關閉，防止管路中水向水泵機組倒流，避免水泵、電機倒流，在保護泵站機組安全的同時，防止管內水流外泄。在送水泵房的應用中，止回閥還需具有快開、緩閉功能，以防止水錘對管道及水泵機組產生破壞，該類閥門的選型還關系到水泵機組的安全、穩定運行，對水泵機組能耗、維護等工作也有重要影響[1-2]。因此，送水泵房止回閥需具有防水錘功能穩定、水損小、密封性好、密封副不易磨損、操控簡易等特點。

　　目前，多功能水泵控制閥及液控雙速閘閥在給水廠送水泵房應用較多。但這兩種閥門在使用中均存在明顯不足：多功能水泵控制閥雖然閉閥啟泵、停泵止回的功能穩定，閥門運行簡單便捷，但由于結構原因，其水頭損失大，造成水泵機組能耗增加，且閥腔內膜片老化后，也對緩閉功能造成影響;液控雙速閘閥雖然水頭損失小，防水錘功能穩定，但其組成部件較多，各部件均易出現故障情況，如液壓缸密封損壞、閥座密封圈損壞、電磁換向閥故障等，閥門整體維護工作量較大。

　　全通徑偏心半球閥的偏心球閥結構以及智能液控驅動系統，能確保其運行安全、經濟、可靠、智能，使其用作止回閥時能有效保障水泵機組及管路安全。目前，國內對全通徑偏心半球閥在給水廠中應用的研究較少，本文將對其在泵后止回的應用實踐進行總結及探討，以期提供技術借鑒。

　　1止回閥使用現狀

　　深圳東部某水廠送水泵房水泵機組所使用的止回閥為多功能水泵控制閥。使用至今，該多功能水泵控制閥控制腔內膜片壓板受損，在停泵時，膜片上下兩腔連通，不能起到緩慢關閉閥板的作用，致使發生水錘現象，且該水泵控制閥依靠水壓開啟，水損較大，造成水泵電機能耗的額外消耗。對比多功能水泵控制閥與液控雙速閘閥，全通徑偏心半球閥更能確保送水泵房機組及管路的安全。全通徑偏心半球閥由閥體及液控驅動系統兩部分組成。

　　通過設置液控驅動系統動作模式，可分快速和慢速兩階段啟閉閥門，實現閥門緩閉、止回等多種功能，增強防水錘功能穩定性，確保水泵及管路安全運行。閥體的偏心、雙密封、雙向浮動閥座設置，確保閥門穩定關閉，能提升密封可靠性，延長閥門使用壽命。閥門全開時，閥體流道與管道完全對齊，閥門水損極小，水泵機組額外消耗能量大幅降低。液控系統具有閥門狀態監控、異常事件報警等多項功能，閥門運行更加智能。

　　2改造措施

　　2.1技術優勢分析

　　全通徑偏心半球閥相較于傳統多功能水泵控制閥、液控雙速閘閥在送水泵房泵后止回的應用，具有更安全、更經濟、更可靠、更智能的4項技術優勢，具體如下。

　　(1)不同工況變速啟閉，閥門自密封性能良好，水泵管路更安全全通徑偏心半球閥配備液控驅動裝置控制系統，能與泵站中控系統通信，實現閥門與水泵機組的聯動。液控驅動裝置控制系統能實現斷電自動關閥，閥門立即快關至80%，然后緩慢關閉剩余的20%，既可迅速截斷水流防止水泵倒轉，又不會產生關閥水錘，確保水泵機組和管道安全。

　　同時，油路狀態和閥門速度均可反饋至PLC，以實現閥門高精度啟閉控制。針對該水廠每天高低峰供水時段頻繁的水泵啟停操作，有效加強了泵房水泵機組與管路的安全。全通徑偏心半球閥在閥軸的回轉中心與球體密封面中心設置偏心距，依靠偏心結構設計，在閥門關閉時，管道中的水壓可使球冠緊緊地壓在閥座上，水壓越大，密封效果也越好，閥門具有良好的自密封性，保障閥門關閉時水泵機組的安全性。

　　(2)全通徑流道設計，閥門水頭損失極小，水泵運行更經濟由于全通徑偏心半球閥的偏心結構設計，閥門在全開時，球冠和閥座均隱藏在高速水流區域之外，閥體流道與管道完全對齊，不僅對流道無阻擋，而且也無流道縮小/擴大/彎曲情況，閥門水損極小。

　　(3)軟硬雙密封、偏心結構、浮動閥座設計，使閥門使用更可靠全通徑偏心半球閥軟硬雙密封結構使得密封副不易老化、不易磨損。球冠處的刀口設計，可使閥門在關閉過程中切斷雜物，確保閥門穩定關閉，提升密封可靠性。全通徑偏心半球閥的偏心結構設計，使半球閥在啟閉過程對閥座具有快速脫離和漸入擠壓的作用。在閥門開啟時，球體轉過3°~5°，球冠就會與閥座脫離;在閥門關閉時，球冠只有在最后階段，才與閥座接觸，降低了閥座與球冠之間的磨損，延長了半球閥使用壽命。

　　全通徑偏心半球閥閥座前后均設彈簧，能夠確保球冠與閥座之間始終形成合理的密封壓力。雙向浮動閥座的設置，使得閥座具有自動補償功能，即使密封面經過長時間使用產生一定的磨損，也能自動補償，避免了更換閥座，從而有效提高了閥門的使用壽命，減少了閥門維護工作量，延長了閥門檢修周期。在閥門開啟時，雙向浮動閥座的設置能夠降低閥門的開啟力矩，相較于固定閥座結構能夠將閥門的整體開關力矩下降10%~15%，使得閥門啟閉更加便捷。

　　(4)系統狀態全面監控，閥門運行更智能液控驅動裝置控制系統可對液壓站、閥門、鋰電池、電氣系統進行監控，監控狀態更加全面，出現油壓過低、油位過低、閥門故障、電源消失等故障時，能發出故障信號至用戶。出現如閥位漂移、油泵過熱等常見故障時可自動嘗試修復。

　　2.2改造方案

　　送水泵房作為將清水加壓輸送至給水管網的構筑物，其出水水流具有高流速、高壓力等特點，而水泵機組根據生產調度情況，需經常進行啟停水泵操作。因此，水泵機組后的止回閥需具有防水錘功能穩定、水損小、密封性好、密封副不易磨損、操控簡易等特點，以起到安全、經濟、可靠、智能等作用。

　　針對傳統止回閥在結構及運行上存在的不足，深圳東部某水廠采用全通徑偏心半球閥替代傳統的止回閥。全通徑偏心半球閥由閥體及液控驅動裝置兩部分組成，通過液壓驅動油缸動作，控制閥門啟閉，通過設置液控驅動裝置動作模式，可分快速和慢速兩階段啟閉閥門，實現緩閉、止回等多種功能。相較于多功能止回閥與雙速閘閥，全通徑偏心半球閥具有更安全、更經濟、更可靠、更智能的特點，讓其應用于泵后止回時更具優勢。

　　3改造成效

　　結合全通徑偏心半球閥的優勢，該水廠對4#機組止回閥進行更換，在使用全通徑偏心半球閥后，相關對比結果如下。

　　3.1壓力對比

　　水廠在水泵機組流量均為2300m3/h時，對4#機組改造前多功能水泵控制閥、改造后全通徑偏心半球閥的閥門前后水壓進行測量。

　　原多功能水泵控制閥閥后壓力為0.2656MPa時，閥前壓力為0.2819MPa，水頭損失約為1.63m;更換液控止回全通徑偏心半球閥后，閥后壓力為0.2682MPa時，閥前壓力為0.2697MPa，水頭損失約為0.15m。在閥后壓力相近條件下，安裝液控止回全通徑偏心半球閥可使閥前壓力降低4.33%，水頭損失降低90.8%。

　　由全通徑偏心半球閥結構及閥門啟閉方式可知，可實現閥門水頭損失大幅降低的原因有兩點：一是液控系統能主動驅動閥門開啟，避免由水壓開啟閥門造成的水頭損失;二是在閥門在全開時，球冠和閥座均隱藏在高速水流區域之外，閥體流道與管道完全對齊，能最大程度地減少水頭損失和球體磨損。

　　3.2維護工作量對比

　　液控雙速閘閥出現高維修情況的原因，可能是使用年限較長的閥門各部件老化，但其閥門本身由于組成部件較多，也造成其所需維護工作量大：雙速閘閥閥體啟閉行程偏長，液壓缸內活塞密封件易出現密封不良的問題，造成液壓缸內上腔和下腔均存在驅動介質，最終導致閥門無法關嚴出現漏水的情況、閥門開啟也無法開到最大限位，需對液壓缸內活塞進行更換;閥體底部凹槽與閘板限位，在長時間振蕩后，會發生位移，情況嚴重時需對閥板進行更換;閥體底部凹槽易累積顆粒物，加速密封副磨損，發生電磁換向閥故障頻率高等問題，均增加閥門以維護工作量。對比液控雙速閘閥維修情況可知，全通徑偏心半球閥基于偏心結構、軟硬雙密封、雙向浮動閥座和智能化液控驅動等結構優勢，使其在使用過程中維護工作量極少，相較于液控雙速閘閥應用于泵后止回時更安全、更可靠。

　　4結論

　　雖然全通徑偏心半球閥應用于水廠送水泵房時存在造價高、占地大等不足，但針對送水泵房現普遍采用止回閥，存在結構與實際運行中的問題，結合全通徑偏心半球閥水損小、密封性能好、防水錘功能穩定等優勢，其應用于送水泵房送水泵機組仍具有較好的實踐效果，具體如下。

　　(1)送水泵房泵機組止回閥需具有快開、緩閉功能，閥門整體運行情況需安全、經濟、可靠、智能，以有效保護管道及水泵安全。多功能水泵控制閥、液控雙速閘閥因其啟閉方式、結構組成等不足，在送水泵機組應用中存在諸多問題。

　　(2)相較于多功能水泵控制閥與液控雙速閘閥，全通徑偏心半球閥基于其偏心結構、軟硬雙密封、雙向浮動閥座和智能化液控驅動等結構優勢，使其在應用于泵后止回時具有水損小、磨損小、易操作、易維護等優勢，閥門整體運行更加安全、經濟、可靠、智能。

　　(3)送水泵機組使用全通徑偏心半球閥后，可使閥前壓力降低4.33%，水頭損失降低90.8%，可減少水泵機組額外能耗312.8kW∙h/d，預計每年單臺水泵機組節約電耗近8.79萬元/組。

　　參考文獻

　　[1]鐘炎輝,鄒海明,周強,等.水廠水泵止回閥的選型與應用[J].凈水技術,2013(1):81-85.

　　[2]桂繼歡,劉燦生.單向注水水錘消除罐系統性能[J].凈水技術,2017,36(s2):118-122.

　　作者：范漳，莫瓊芬*，陳虹，黃婷婷，陳海松