多功能水泵控制阀的功能特征

何谓多功能水泵控制阀?水泵有什么运行特性需要阀门来控制?水泵控制阀能否实现这些控制?以及它与传统的闸阀、蝶阀、止回阀以及匀速、双速缓闭 的水力控制止回阀在原理、功能等方面有什么质的不同，笔者在本文中以活塞式多功能水泵控 制阀(下称控制阀)为例，通过对其结构、主要功能、工作原理的剖析，提出对上述问题的看 法，供读者参阅。

一、结构

控制阀的结构

控制阀结构的主要特点是取消了阀座中间的定位机构和阀瓣上侧的弹簧，而且在阀瓣的下侧设计了导流板，最大限度减少了介质过流时的机械损失和阀 瓣下侧穹腔内的旋涡损失。以缸体内的活塞作驱动元件，在介质自身压力作用下带动阀瓣作 上下运动，实现阀的开启或关闭。活塞、启闭件、连同缸体配置在阀体上，流线形、宽阀腔的阀体，不但水头损失可以比同类产品减少30％以上，而且具有良好的抗气蚀性能。

以电磁阀换向机构(下称电磁阀)和压力管路组成伺服系统， 取控制阀两端的压力水为驱动源，通过电信号指令，任意一端的压力水都能实现水泵控制阀 在设定的时刻和速度执行泵的开启或关闭。

二、泵的运行特性与控制阀的功能特点、工作原理

1.泵的启动特性及其控制

a)离心泵的零流量启动特性及其控制(即关阀启动)

离心泵在零流量工况时轴功率最小，为额定轴功率的30％－ 90％，所以离心泵的启动特性是零流量启动（即关阀启动)。待泵至额定转速之后控制阀按 设定的速度缓慢开启。

工作原理：泵启动时(前)压力水经过设有延时的电磁阀流向缸体内活塞上腔，而活塞下腔通过缸体下端经电磁阀通向大气，此时控制阀处于关闭状态。

电动机补偿启动结束，泵正常运转,电磁阀即执行换向指令 ,切断活塞上腔压力水源、关闭缸体下端通向大气的回路，同时将压力水经电磁阀注入缸内活 塞下腔、打开活塞上腔通向大气的回路，活塞上腔的水经电磁阀排出阀外，控制阀按设定的 速度缓慢开启，完成并满足了离心泵在零流量时轴功率最小的启动特性，保证泵机组的安全运转。

b)轴流泵的大流量启动特性及其控制(即全开阀启动)

轴流泵在零流量工况时轴功率最大，为额定轴功率的140％ ～200％，所以轴流泵的启动特性应是大流量启动(即全开阀启动)。

工作原理：控制阀满足轴流泵全开阀启动的工作原理是离 心泵关阀启动的逆运行，即电磁阀先工作，将阀全开后，泵再启动。参阅a)条，不赘述。

轴流泵启动前，这时阀的进口压力为零，控制阀利用阀出 水端的介质压力将阀开启，而离心泵启动时是利用阀进水端的介质压力将阀开启。无论阀的哪 一端介质都能实现控制阀的开或启，这是水泵控制阀功能的重要特征之一。
c)控制混流泵的启动特征

混流泵在零流量工况时轴功率介于上述两种泵之间，为额 定功率的100％～130％，所以混流泵的启动特性也应是上述两种泵之间，一般可选择泵启动与 控制阀的缓慢开启同步进行。

工作原理：工作原理与控制离心泵零流量启动特性相同， 只要取消电磁阀的延时设置即可。

2.停泵及其控制

a)控制离心泵的零流量停泵（即先关阀后停泵)

对于离心泵，先缓慢关闭控制阀，然后再停泵的重要性在于：这时管内介质流速由额定流速逐渐降至为零，速度变化梯度极小，可有效的避免停泵水锤 的发生和泵的逆转；泵的轴功率由额定功率逐渐降至最小的运行功率，有利于机组安全。

工作原理：需要停泵时，只要先切断电磁阀的控制电源， 电磁阀即执行换向指令，关闭活塞下腔的压力水源和活塞上腔通大气的回路，同时开启活塞上 腔的压力水源和活塞下腔通大气的回路，即以进口压力水作驱动源，缓慢关闭控制阀，等控 制阀全关闭后，通过限位开关指令泵即停止运转，全过程为自动控制。

控制阀缓闭时间可以通过节流阀的调节在5～60s范围内或根 据用户需要进行选择。

b)控制轴流泵、混流泵的停泵

轴流泵、混流泵的停泵功能和工作原理与上述内容相仿， 不赘。

3.改变装置特性(即流量无级调节功能)

改变装置特性属于对泵运行工况调节的范畴，最常用的是节流法，也称阀门调节法，利用开大或关小阀门的开度；改变泵装置中的阻力系数ξ，从而使 管路的供水特性H=F(Q)发生变化，以达到调节流量的目的。

控制阀从全闭至全开之间，阀的开度可以无级调节，由开度显示器显示开度，并予以记忆和稳定。

工作原理：

a)流量由小调大

活塞下腔的压力水注入管路和活塞上腔与大气相通的回路开启，同时活塞上腔的压力水注入管路和活塞下腔与大气相通的回路关闭，这时阀瓣缓慢开启 ，达到设定流量时，控制电路即按指令将活塞上、下腔与大气相通的回路关闭，同时将活塞 上、下腔压力水注入管路开启，这时活塞上、下两侧总压力相等，活塞处于静 止，整个缸体内成为密闭状态，稳定了阀的开度，并由开度显示器显示开度。

b)流量由大调小

是a)条的逆运作，不赘。

上述控制电路的指令可由限位开关执行，也可设小型的电控箱执行，两者都能实现自动控制。

4.意外突然停泵