自动循环泵保护阀介绍了自动循环泵保护阀的工作原理、类型及技术改进措施,并指出了其应用前景。关键词：自动循环泵保护阀;最小流量;旁通1概述为了满足工艺流量需求,离心泵系统流量在一定的范围内波动,太小的流量往往会造成离心泵的温度过高,操作不稳定,并产生大量的噪声。因此在离心泵的出口安装了自动循环泵保护阀,用来防止介质倒流,并实现系统的小流量回水以维持泵正常运行所需的最小流量,提高了泵的使用效率,减少了泵的故障。2泵保护系统性能分析泵保护系统主要有3种形式。①带有非调节型旁路减压器的泵保护系统。②常规的泵保护系统。③带有自动循环泵保护阀的泵保护系统。经分析对比(表1),自动循环泵保护阀因具有流量感知、止回、旁通控制和多级减压等功能,其性能较好。3工作原理自动循环泵保护阀的主阀为升降式止回阀。其主阀从全关到全开的过程中,介质不断从阀体入口流入,克服弹簧力的作用,从阀盖主流出口流出,同时阀瓣上升带动拨杆左端上升。由杠杆原理,拨杆右端下降,针阀在自重和介质力作用下下降。当主阀全开时,针阀全关,关闭流道B,D腔与C腔产生的压差使节流活塞右移,关闭流道A,停止旁通回流。当主流出口压力超过额定值时,由于主阀进出口压差改变及弹簧的作用,阀瓣从上到下运动直至关闭,同时带动拨杆左端下降,右端上升,针阀开启,打开流道B。D腔内的介质经流道B流向旁通出口。由于节流活塞C腔受力比D腔大,故节流活塞左移,打开流道A。此时介质通过流道A,经多级正反螺旋槽减压后回流到高压离心水泵的入口,保证水泵正常运转。4类型目前钢厂、电厂和化工厂等采用的自动循环泵保护阀主要为美国的YAWAY和HBE公司及德国的SCHROEDAH和HORA公司产品。4家公司的产品基本上采用了同类型结构,即主阀为弹簧加载的升降式止回阀,副阀为带有减压机构的节流阀。按压力级基本上分为两类,低压型(150～300磅级)和高压型(600～2500磅级)。低压型和高压型的主阀结构都是一样的,不同的是旁通副阀的减压机构形式,低压型主要采用节流孔板式减压(图5),高压型则采用多级沟槽式减压(图6)。5计算5.1主要性能5.2主要参数①阀门流阻系数ζζ=(5104Fg/Gy)2Fg=π/4×dg2=3114/4×13162=14511936Gy=31610ζ=(5104×14511936/31610)2=513627②主流压降ΔPzΔPz=ζ·ρ·Vz2/2Vz=Qz/Fz,Qz=010878Fz=π/4×dz2=3114/4×01192=010283Vz=Qz/Fz=010878/010283=311024ΔPz=513627×1000×3110242/2=2580717③弹簧预压缩量F1弹簧在阀门全开位置时力的平衡方程为(F1+hz)K+Gz+Pzc·Fz=PZJ·Fz式中(F1+hz)K———弹簧对阀瓣的作用力↓Gz———阀瓣自重↓Pzc·Fz———主流出口压力对阀瓣的作用力↓PZJ·Fz———主流进口压力对阀瓣的作用力↑即(F1+hz)K=(PZJ-Pzc)Fz-Gz(F1+hz)K=(Pz·Fz-Gz阀门在全开位置时,弹簧的压缩量为F2=F1+hz=(ΔPz·Fz-Gz)/K=(2580717×010283-19113)/5191=91121则弹簧的预压缩量为F1=91121-4715=43171④节流面积(按节流串的节流面积和控制前部节流孔面积计算)比较设计数据可知,在节流串中,第一级节流串面积最小,该面积FJLC为圆台侧面积,即FJLC=πLJLC(dJLC+DJLC)/2=3114×919×(3210+4610)/2×10-6=1211235×10-4控制前部节流孔面积FJL为FJL=π/4×DJL2=3114/4×0100852=516716×10-5总节流面积FJLZ为FJLZ=nJL×FJL=14×516716×10-5=7194×10-4FJLZ<FJLC所以,旁通流量由控制前部节流孔的面积控制。5.3验算旁通流量5.4说明阀门流阻系数应由试验确定,理论计算误差较大,而且主路和旁通的流阻系数显然是不一样的,这里只进行了简单的模拟计算。在实际设计中弹簧的预压量取值为62,而非计算的43.71。6改进齐鲁石化烯烃厂从国外某公司进口的自动循环泵保护阀,使用几年后,在工作过程中出现了外漏及旁通阀能开不能关等故障,因此委托北京航天石化技术装备工程公司研制1500磅级6/6/2in1自动循环泵保护阀1台及该阀的旁通阀4套。经对原阀的结构及故障进行分析,做了改进。①首先采用计算机模拟主阀全开、旁通阀全关时的状态,以此确定拨杆和针阀的行程。②重新设计O形圈,提高密封可靠性。O形圈(11)的作用是使C腔和D腔产生压差,使节流活塞能够移动,因此该O形圈及其沟槽尺寸的确定非常关键。设计时根据O形圈新标准重新