大流量先导式截止阀

在我国，注水泵站多设计为多泵并联、集中供水的高压、大流量、大型泵站管网系统，注水压力高于25MPa多采用柱塞式泵。经监测，柱塞泵注水泵站系统总效率仅为49%~58.5%，具有很大的节能潜力。其中，系统元件的流量损失和压力损失是能耗的根本原因。仅管网流量损失即高达25%~35.5%，主要原因是阀件不应有的泄漏造成非功能性损失。解剖现场使用的阀件，存在如下问题：（1）结构设计不合理，造成密封件短期损坏严重；（2）过液件材质及处理工艺选择不合理，造成锈蚀损坏严重。因为注水水质多为回注水（原油开采过程中分离出的地下水）或海水，Cf含量高，具有极大的腐蚀性。

　　为了适应油田生产需要，挖掘注水系统节能潜力，我们设计、研制、试验了超高压、大流量、适应污水介质的截止阀、节流阀等注水系统阀件。下面对先导式截止阀作详细介绍。

　　如所示，先导式截止阀由阀体、阀座、阀芯组件、阀盖、密封装置、轴承和手柄等组成。阀芯组件由整体阀座、主阀芯、先导阀芯、阀杆、压盖、导向销轴和防转销等组成。其工作原理如下：旋转手柄，阀杆下移，带动先导阀芯下移，先导阀芯的锥部将主阀芯上盲孔e关阀。此时，进口液体经主阀芯滤网、孔a、b和阀盖过流孔到达主阀芯上腔c但液体不能经缝隙d到达ef而流出。此时，主阀芯上、下端液体压力相等，但两端面积不等，故在液压力作用下，主阀芯下移压在阀座上，使进、出口关闭，切断液流。当使阀门开启时，可旋转手柄，使阀杆上升。先导阀芯将孔e打开，此时上腔液体可经d、e、f形成的通路从出口流出，由于阻尼孔b形成液阻，使主阀芯上腔c的压力降低，当主阀芯上下两端压差达到一定数值时，下端压力将推动主阀芯上移，主阀芯与阀座分离，进、出口接通，形成通路。

　　先导式截止阀结构原理为了适应超高压、大流量的要求，为减小（瞬、稳态）液动力对阀口开闭的影响及对密封件的损坏，合理选择阀口形式及密封方式是至关重要的；为适应污水介质，阀内过液件应采用特殊材质或采用特殊表面处理工艺，以提高其耐腐蚀、耐磨损及耐冲刷的能力；为便于手动操作，应采用压力平15收稿-日丨期：2000流体机械压力与调节控制力矩关系曲线4结束语该阀经性能测试及现场试甩具有结构合理、性能稳定、调节方便等特点，是一种较为理想的适用于超高压、大流量、污水介质的截止阀。

　　控制学科的教学与研究，主要研究方向为流体管网动态特性及流体元件等，发表论文30余篇。通讯地址：30⑴72天津市南开区卫津路92号天津大学机械工程学院。

　　衡式控制方式，合理匹配主阀芯上、下腔液压作用面积及阻尼孔直径，使手动开启及关闭力达最佳值；启闭特性要好，压力超调要小，否则将会发生元件损坏和管路破裂等事故。综合考虑上述因素，该阀结构具有以下特点：（1）阀芯由主阀和导阀两部分组成，导阀开启和关闭密封所需的力由手轮提供，手轮操作力小；（2）阀套和阀座采用整体式结构，有利于加工和减小径向不平衡力；（3）阀口结构：①锥形阀芯，有利于加工和减小径向不平衡力；②阀口采用线接触锥形密封，有利于减小阀口的密封力；③阀口锥角选择：阀芯30°阀座34°（4）材质与表面处理：①阀芯与阀座选用普通碳钢，表面镀以涂层代替不锈钢，成本低；②阀口密封表面镀镍磷合金，防腐、耐磨、硬度高、寿命长。

　　（1）耐压性能：该截止阀设计最高工作压力为40MPa，按照GB8014―87流量控制阀试验方法的有关规定，对承压口进行耐压试验，耐压试验压力为最高工作压力的1.5倍，即为60MPa保压5min没有外泄漏。

　　（2）流量截止功能：在截止阀进口压力变化范围内，在各组压力设置值下，开启与关闭截止阀，测量各调节压力设置值下有无泄漏液。经检测，在各调节压力设置值（0~35MPa）下，均无泄漏，即泄漏量A0=0.（3）调节控制部件所需调节力：各调节压力设定值下，调节控制力矩M的测试结果见表1.压力P与调节控制力矩M关系曲线如所示。