出水閥

出水閥，包括有與水箱相連通的閥座、調節桿、調節座、拉桿、連線有半球形浮子的出水閥蓋、上浮筒和下浮筒，其特徵在於所述上浮筒為固定於拉桿的上部，而下浮筒為固定於拉桿的下部，拉桿的下端穿過下浮筒與閥體蓋相連，其上端穿過上浮筒與調節桿相連且可使拉桿上下移動的裝置相連，在調節座的下部可活動地連線有，當拉桿上升時與上浮筒相配合可卡置於拉桿外緣高位或低位的卡塊。

基本介紹

• 中文名：出水閥
• 外文名：Outlet valve
• 描述：排水調節閥體
• 套用：水泵
• 學科：機械工程

概念

新型出水閥的優點在於製作零部件少，如省去了上下槓桿、提升架和提升齒條等，既降低原料成本也降低了製作費用；還有本設計的結構體積小，給大片量的運輸帶來極大的方便；再有本設計的拉桿高度能根據水箱高度進行調節，並且在閥基體側面上設有與出水口相連通的溢流管。

送水泵房出水閥門選用的探討

桐鄉市自來水公司果園橋水廠送水泵房設計規模為15×10⁴m³/d，分二期實施，一期工程規模為8×10⁴m³/d，於1999年6月建成投產。工程安裝離心式清水泵3台，型號為500s35，流量Q=2020 m³/h，揚程H=40 m，功率P=280 kW，均為全壓直接啟動。平時出廠壓力保持在0.35 MPa。原使用的出水閥門在運行中經常出現故障，對正常供水產生了極大的影響，出水閥門的穩定運行關係到供水的安全性，是整個制水系統中很重要的一個環節。

原出水閥門使用中存在的問題

為使離心水泵輕載啟動，通常先關閉水泵的出水閥門，在啟動水泵機組以後再逐漸打開出水閥門，為防止停泵後管道系統中水的倒流引起水泵高速倒轉，在水泵出口處必須安裝止回閥，在管道系統中，由於流速的劇烈變化而引起一系列劇烈的壓力交替升降的水力衝擊現象，稱為水錘（又叫水擊），止回閥的瞬時關閉常產生危及水泵以及管路的水錘事故，因此需要安裝水錘消除裝置。

果園橋水廠送水泵房出水閥門採用某國產蓄能罐式液控緩閉止回蝶閥，它由閥門、液壓站、電氣控制三部分組成。作為水泵的保護閥，它集液控緩閉止回閥和開關閥為一體。根據閥門處的水壓情況，可調節和設定閥門的開啟速度，開啟歷時為50～60 S，水泵啟動後，通過緩慢打開閥門達到輕載啟動的目的。關閉過程分為快關和慢關兩個階段，通過流量控制閥sl調節快關階段的關閉速度，快關歷時為2～5 S，快關行程為整個液壓缸關閉行程的85%～90%，通過流量控制閥S2調節慢關階段的關閉速度，慢關歷時為30～40 s，慢關行程為整個液壓缸關閉行程的10%～15%。

不管液控緩閉止回蝶閥前後壓差的大小，其流量控制閥能夠保持恆定的液壓油流速，使其保持穩定的運行狀態。快關階段使管道內的壓力上升(即水錘)保持在安全範圍內，慢關階段允許一部分水倒流，快關與慢關相結合有效地減弱了高壓水錘，消除了水錘壓力波動，減少了管路系統中水的倒流，避免了水泵的高速倒轉。

但是，該閥門特別是液壓站部分由於加工精度不高，質量不穩定，出現了以下的問題：①液壓站漏油嚴重，經常達不到工作油壓。②關閉速度設定後，運行一段時間會發生變化。③快關、慢關行程設定後，運行一段時間會發生變化。④由於不是重錘蓄能式，關閉時因液壓油泄漏，造成液壓站工作油壓不穩定，油壓減小引起慢關時間很長，甚至閥門無法關閉，使水泵長時間倒轉。⑤開關到位控制不是由電氣控制關斷油路，而是機械式，即由閥框體頂住活塞舌使活塞停止運動，由此引起整個閥體的較大振動。

以上問題造成了設備維修率增大，安全可靠性降低，影響了安全供水。

各種出水閥門性能的比較

在水廠生產運行中，有多種類型的止回閥可以選用，它們分別具有不同的性能特徵。

（1）旋啟式止回閥

使用較早的一種出水閥門，當管路中倒流水流的速度達到一定程度時，很快關閉，因而引起很大的壓力上升，最高壓力幾乎達到正常壓力的200%，這種帶衝擊性的壓力突然升高能擊毀管路或其他設備，產生關閥水錘，水錘防護效果不理想，容易引起水錘事故，運行中由於閥板較重局部水頭損失也較大。

（2）多功能水泵控制閥

在果園橋水廠二期擴建工程中使用了四台DN600JD745x—lO多功能水泵控制閥，它融電動閥門、止回閥、水錘消除器三種功能於一體，當水泵啟停時，利用閥門兩端的水及其壓力差作為驅動介質和控制動力，自動實現開泵時的緩開，停泵時的緩閉，停泵時利用彈簧以及閥板的自身重量實現快閉。多功能水泵控制閥在運行中表現出比較突出的優點：①自動按水泵操作規程的要求進行動作，動作連鎖，不會產生誤動作；②無需操作控制，無需消耗人力和動力；③運轉平穩，結構簡單。

但是多功能水泵控制閥水頭損失較大，出水管路中存在著夾氣現象，閥體近似S形的內部結構使水流流態發生變化，在閥門前產生渦旋，這些引起了出口壓力表的大幅抖動，因此無法準確測定水頭損失的大小，據經驗估計應在50 cm左右。較大的水頭損失，引起水泵電耗的增加，使制水成本提高。據平時觀察以及從其它水廠了解到的情況，多功能水泵控制閥在停泵時快關速度過於緩慢，引起停泵水錘，快關時管道內大量水倒流，引起水泵倒轉，容易造成葉輪鬆動。運行中閥體振動及噪音相對較大。對於全壓直接啟動的水泵，多功能水泵控制閥的彈簧
比較容易損壞，由於閥板斜向受力，在快關行程中容易卡住。因此多功能水泵控制閥不適合與全壓直接啟動的水泵配套使用。

（3）3NRVG型靜音式止回閥

音式止回閥內部水流通路採用流線型設計，水頭損失比較小，停泵時閥瓣關閉行程很短，關閉迅速。水流在有一定流速的情況下閥門突然關閉，由於慣性作用管路內的水繼續向原方向流動，在閥後形成真空，管路內真空壓力在瞬間升高很大，水流速度逐漸減慢至零，然後在重力水頭作用下又加速向水泵方向倒流，真空的吸引力加上水的慣性，會造成很大的回流水，特別是高揚程或大流量時，壓力升高也大，真空位置重新被充滿時，劇烈的碰撞產生了很大的彌合水錘造成系統壓力的升高，形成關閥水錘，這種帶衝擊性的水壓突然升高能擊毀管路或其他設備。國內外大量的實例說明，停泵水錘的危害主要是因為水泵出水處止回閥突然關閉所引起的。靜音式止回閥必須有電動閥門與之配套，以彌補其性能上的缺失，運行時先開啟水泵，再打開電動閥門，通過電動閥門的緩慢開啟使水泵輕載啟動。

採用液控緩閉止回蝶閥是最佳選擇

（1）水泵控制櫃突然失電，高壓控制櫃跳閘，水泵停止運行，停泵信號送至液控蝶閥控制箱，液控蝶閥執行關閥程式，自動關閉。液控蝶閥控制箱失電，控制電磁閥失電動作，接通泄油油路，液控蝶閥執行關閥程式，關閉閥門，此時可採取兩種處理方法：①將關閉信號送至水泵控制櫃，閥門關閉後停泵，同時報警。②報警，由操作人員關閉切斷閥，切斷泄油油路，停止關閥，用手動油泵打開閥門。其它幾種出水閥門在出現故障後均無法手動打開，而液控緩閉止回蝶閥可以通過油泵手動打開，保證了供水的安全性。

（2）原使用的蓄能罐式液控緩閉止回蝶閥在故障維修時發現閥體並未損壞，主要是液壓站部分製造精度不高引起漏油導致了故障頻繁。液壓站需要保持穩定的工作油壓，漏油對閥門的開啟和關閉都會造成影響。進口設備的製造精度較高，質量穩定，我們考察了多家水廠的進口液控緩閉止回蝶閥均使用狀況良好，運行無故障發生，機械部分無泄漏現象。

（3）液控緩閉止回蝶閥水頭損失小，節省能耗，按水泵效率80%計算，連續運行一年，單台液控緩閉止回蝶閥可比靜音式止回閥節省近一萬度電，比多功能水泵控制閥節省近二萬度電。對於大流量水泵節電效果更好。

三相分離器出水閥修復

出水閥是三相分離器最重要的附屬檔案，運行狀態的良好與否，決定分離器的運行狀態。而三相分離器是油水氣進行初次分離的關鍵設備，運行效果直接影響著原油電脫水、原油穩定及污水處理生產的正常進行。2013年初，三號分離器出水管線出現劇烈震動並將水凡爾連桿機構的定位螺絲震松導致連桿機構失靈卡死凡爾不能動作，分離器內污水無法排出，進入油室，影響了計量的準確性，如果不是發現及時，將導致原油進入氣管網，造成憋壓或凝管重大安全事故。

分離器原理與結構

（1）工作原理

油氣水混合液從入口進入分離器，經進口分氣包預脫氣後進入水洗室，在水洗室中油水混合液發生碰撞，摩擦等降低界面膜的水洗過程，分離出了大部分的游離水，沒有分離的混合液經分配器布液和波紋板整流後進入沉降室，並在沉降室進行最終的油水分離，分離後的油、水分別進入油水室，最後經過由液面控制器控制的出油閥、出水閥流出分離器。脫除油滴的天然氣經壓力控制流入集氣管線，進入氣管網。

（2）分離器的結構

分離器的基本結構，都是由主體容器、分離部分、液面控制機構和壓力控制機構等組成。分離器的液面控制機構為浮漂連桿機構：球形的空心浮漂置於分離器中，分離器的液面發生變化時，浮漂在垂直方向發生相應位移，並轉動外面的小軸，小軸與槓桿相連，槓桿的另一端與連桿相連，連桿的一端和裝在出口管線上的控制出水閥的槓桿相連；當分離器液面降低時，浮漂向下，轉動小軸，帶動槓桿使連桿向上，致使出水閥關閉，水流停止外輸；相反，液面上升時與上述動作相反，出水閥打開，水大量流出，從而使油氣分離器的液面下降，使分離器的液面控制在一定的位置上。

存在問題分析及帶來的不良隱患

通過對以上每個工作程式嚴密的排查和分析，最後判定問題出在液面控制機構出水閥上。組織人將出水閥卸下解體拆卸後觀察研究發現，由於出水閥內部構件在污水裡長期侵泡腐蝕及頻繁上下運動摩擦磨損，使閥芯中心軸與扶正花板間隙過大。導致閥芯提起到一定位置，容器內水流從高壓向低壓（內部壓力0.23 Mpa左右，閥外壓力0.1 Mpa左右）流動的過程中衝擊閥芯向一方擺動，閥芯自身重量有個垂直向下的力恢復原位擺動。如此衝擊向前，恢復向後，中心軸都撞擊在扶正花板上，就造成了整個放水管線震動和撞擊的響聲。一天閥芯有幾百次的上下運動就會有幾百次的震動。長時間頻繁的震動使間隙越來越大，間隙越大使震動更劇烈，形成惡性循環。在頻繁的震動和污水腐蝕的作用下，中心軸和扶正花板接觸處出現大的麻坑和凹坑，使中心軸的上下運動不靈活。嚴重時卡死不動作；劇烈的震動還把連桿的固定螺絲震松，使浮漂連桿機構失靈，出水閥閥芯不動作，水憋進油室。繼而將原油憋進氣管線，造成憋壓或凝管的事故。

採取措施及解決方案

針對以上情況在以前就是更換新的出水閥。可是隨著油田產量逐年遞減，生產成本逐年壓縮，新閥一時進不來，生產急需恢復，就只能依靠修復。傳統修復是補焊後車削法，即對定位軸的腐蝕部分進行補焊，然後用車床車削加工。由於中軸腐蝕面不均勻，焊時應力作用會導致中心軸變形彎曲，會影響閥芯上下運動不同心，使閥芯和閥座不嚴跑氣，造成分離器水出口跑氣，不僅影響計量，而且容易造成5000 m儲油罐液壓安全閥和機械呼吸閥動作。

經過反覆論證，認為加軸套焊接法是切實可行的，即根據中心軸的腐蝕程度，用車床車削到中心軸腐蝕的最深處，再加工一個合適的不鏽鋼軸套，套在車削後的上部焊在閥芯底部，下部焊於中心軸上。此方法解決了應力引起變形不同心的問題。不鏽鋼軸套有良好的抗腐蝕性能，延長其使用壽命。