慢速運(yùn)行允許進(jìn)口球閥防止閥猛擊

位于阿拉巴馬州的漢斯維爾東南水處理廠(chǎng)的三臺(tái)20英寸高服務(wù)水泵由液壓操作的美國(guó)自來(lái)水廠(chǎng)協(xié)會(huì)（AWWA）C507球閥代替典型的旋啟式止回閥保護(hù)。工程師選擇了球閥以節(jié)省能源。此外，球閥還具有監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行并幫助防止設(shè)備變化造成損壞的功能。

因此，可以謹(jǐn)慎地控制泵的排出流量，以防止止回閥猛烈撞擊并在下游的48英寸輸水管道中激增（見(jiàn)圖1）。由于球閥是緩慢關(guān)閉的直角回轉(zhuǎn)閥，因此它們不會(huì)受到止回閥的撞擊。同樣，當(dāng)管道長(zhǎng)幾英里時(shí)，重要的是泵控制閥在幾分鐘內(nèi)必須非常緩慢地運(yùn)行。
啟動(dòng)泵時(shí)，慢速運(yùn)行可保護(hù)管道免受流體速度的快速變化的影響。

圖1.智能球閥泵控制系統(tǒng)

在較長(zhǎng)的管道上，每1英尺每秒（ft / sec）的速度變化會(huì)在系統(tǒng)壓力之上產(chǎn)生每平方英寸表壓（psig）50磅的波動(dòng)。僅啟動(dòng)三個(gè)泵中的一個(gè)就可以將每秒48英寸的管道中的速度提高幾英尺/秒，從而可能導(dǎo)致200 psig的浪涌。解決方案是使用由儲(chǔ)油器供應(yīng)系統(tǒng)提供動(dòng)力的液壓控制面板，在60至300秒內(nèi)緩慢控制泵控制球閥的打開(kāi)和關(guān)閉。儲(chǔ)油系統(tǒng)可提供80 psig的油壓，即使在停電后也能確保閥平穩(wěn)，可靠地運(yùn)行。

球閥不僅可以通過(guò)緩慢關(guān)閉來(lái)防止浪涌，而且還具有相等百分比的固有流量特性，有助于防止長(zhǎng)管道上的浪涌。等百分比特性表示，閥位置每變化百分之一，閥的流量系數(shù)（Cv）就會(huì)有等百分比變化。這種特性使閥門(mén)可以在其廣泛的操作范圍內(nèi)有效地控制流量。從球閥的幾何形狀來(lái)看，它們?cè)陂y的每個(gè)端都有一個(gè)座，類(lèi)似于兩個(gè)串聯(lián)的閥，因此它們的工作范圍很廣。

能量計(jì)算

球閥用于泵的排放應(yīng)用，因?yàn)樗梢栽诠S(chǎng)的整個(gè)生命周期內(nèi)節(jié)省能源。自來(lái)水廠(chǎng)消耗的大部分能源被消耗在高昂的抽水成本中，以克服分配系統(tǒng)的靜壓頭和摩擦損失。水頭損失可以通過(guò)公式1轉(zhuǎn)換為與克服閥門(mén)額外水頭損失所需的泵送電力相關(guān)的能源成本^。

對(duì)于等式中的變量ΔH，可以通過(guò)使用兩個(gè)閥門(mén)之間的揚(yáng)程損失差異來(lái)計(jì)算兩個(gè)閥門(mén)選擇之間的能耗差異。例如，以10英尺/秒的速度運(yùn)行的20英寸球閥和20英寸旋啟式止回閥之間的水頭損失差約為2.5英尺水頭。²因此，假設(shè)泵在40年中以50％的時(shí)間運(yùn)行，效率為80％，每千瓦時(shí)的電成本為8美分，則可以進(jìn)行以下計(jì)算：

計(jì)算結(jié)果表明，使用20英寸AWWA球閥代替旋啟式止回閥可在工廠(chǎng)的整個(gè)生命周期內(nèi)為每個(gè)閥門(mén)節(jié)省80,800美元-表明閥門(mén)的選擇在節(jié)能方面可發(fā)揮重要作用。

節(jié)省電能還減少了燃燒化石燃料和產(chǎn)生溫室氣體的需求。在全國(guó)平均水平上，每使用kW-h電力，就會(huì)產(chǎn)生約1.14磅的CO2排放。在前面的示例中，使用球閥將在系統(tǒng)的40年使用壽命中每個(gè)閥門(mén)節(jié)省575噸的二氧化碳排放量。

閥門(mén)操作

球閥執(zhí)行自動(dòng)止回閥的關(guān)鍵功能，因此需要可靠且緊密關(guān)閉。球閥由符合AWWA C541的油缸執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)，該執(zhí)行器需要特殊的結(jié)構(gòu)材料和生產(chǎn)測(cè)試，以確保較高的質(zhì)量和可靠性。

缸筒由帶襯里的玻璃纖維管制成，可防止腐蝕。氣缸桿是鍍硬鉻不銹鋼，以防止氣缸磨損和腐蝕。液壓缸連接到四分之一轉(zhuǎn)，連桿桿致動(dòng)器，以提供所需的90度旋轉(zhuǎn)來(lái)操作球閥。

限位開(kāi)關(guān)控制單元安裝在執(zhí)行器的頂部，可為閥門(mén)的全開(kāi)和全關(guān)位置提供遠(yuǎn)程信號(hào)。整個(gè)閥組件是根據(jù)AWWA C507在工廠(chǎng)一起制造和測(cè)試的。

該閥的液壓執(zhí)行器由油壓控制系統(tǒng)控制，該系統(tǒng)由一個(gè)四通電磁閥組成，該電磁閥在通電時(shí)會(huì)打開(kāi)球閥（參見(jiàn)圖2）。