武小兵

（中原石油勘探局供水管理处生产协调科，河南濮阳457001）

  摘要：濮阳市第三水厂送水泵房离心泵机组的出口管路上均安装有管力阀，该泵房所有管力阀在使用很短时间内全部失灵，尤其是在出口阀门关不严的情况下，由于管力阀的失灵，停泵时往往会造成回水倒灌并造成泵倒转。对该现象进行研究分析，找出问题原因，更改离心泵启动设备的参数，重新制定了停泵操作顺序，解决这一问题。

  关键词：离心泵；管力阀；软停车；工频；改造DOI：10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.07.41

  中图分类号:TH311 文献标识码：B

1 设备介绍

濮阳市第三水厂一期工程于2016年5月建成投产，设计供水能力8×10⁴m³/d，外输水泵站由6台离心泵机组组成，2#，5#，6#水泵为变频调速器启动，采用施耐德公司生产的风机水泵型变频调速器，4#，7#，8#为软启动器启动。各设备规格型号见表1，其中，2#，4#离心泵机组向油田基地供水，走水1#主管线，管压一般在0.2 MPa左右，5#～8#管力阀供往濮阳市区，走水3#主管线，管压在0.4～0.5 MPa，两条主管线之间相互独立。

管力阀是水泵出口继老式手动控制阀、液控蝶阀、多功能水力阀与液力自动阀等控制阀门后的第五代新产品，主要用于自动化给排水泵站的离心泵、混流泵和轴流泵出水管道，分为活塞式和膜片式两种控制装置，对距离输送工程，实现自动控制与远程检测功能。它兼具电动闸阀、电动蝶阀以及止回阀的功能，并通过快关和缓闭的动作来消除水锤危害，保护水泵及管网安全。濮阳市第三水厂送水泵房采用的是活塞式管力阀。

表1离心泵机组设备规格型号

2  管力阀关不严问题分析

2.1 启停泵的方法

首先，了解离心泵的启停过程，离心泵的出口闸阀平时是处于关闭状态，水泵启动时出口闸阀缓慢打开，出口水压逐渐上升，当压力达到用户所需的压力时，启泵过程结束。水泵停车时出口闸阀先快速闭合，关到了一定的程度（阀门初始关度一般在75%～90%）再慢慢完全闭合，即所谓的闭闸启泵、闭闸停车。

2.2 “闭闸启动、闭闸停车”原理

根据变频泵、工频泵功率与流量曲线，当出水流量为零（出口闸阀完全关闭）时，电机的输出轴功率最小，启动电流也就最小，为了减少启动电流对电机的冲击，降低水泵启动时的电机负荷，离心式清水泵（工频时）通常采用闭闸启动的方式开泵。由于出口闸阀是在水泵启动时是缓慢打开的，故闭闸启动水泵还可有效防止开泵水锤的发生。而闭闸停车通过缓慢降低出水流量，延长闸阀的关闭时间，可降低水锤波的冲击强度，防止停泵水锤的发生。需要特别注意的是：闭闸停车时，水泵并没有停机，而是待出口闸阀完全关闭后才停机。另外需要说明的是无论怎样延长出口闸阀的关闭时间、降低水锤波的强度，水锤波（出口管网压力和速度的变化）是无法避免的，但可以通过减小水锤波的强度对管网及水泵的破坏程度。出口闸阀的另一个功能是当闸阀关闭时，可以为安装在闸阀与水泵之间的逆止阀等阀件和水泵提供安全的检修条件，防止压水管的水回流。濮阳市第三水厂送水泵房水泵机组及管力阀的安装见图1。

2.3 管力阀关不严的原因

通过上述分析，正是由于离心式清水泵“闭闸停车”的停泵方式（关闭出口闸阀时未同时停泵），导致管力阀上的活塞部分所需的回流压力与实际所需相反，从而使管力阀内的大阀板与小阀板均不起作用，当水泵停车后，大阀板因重力的原因关闭，而小阀板因没有回流压力无法正常关闭。因此，当出口闸阀关不严时就会出现水泵倒转的现象。

图1 送水泵房水泵机组及管力阀的安装

3 实施措施

3.1 变频器、软启动器启动水泵时

（1）改变离心式清水泵的启停泵方式。将原来的“闭闸启动、闭闸停车”的方式调整为“开阀启停泵”，即软启动、软停车。

（2）调整变频器、软启动器的控制方式。一是在变频器和软启动器的设置中将“自由停车”改为“减速停车”，将“减速停车”时间初设为40 s。二是将负载转矩的类型改为“平方电磁转矩”。

（3）调整管力阀的旁通阀的开度。为了防止开阀停泵过程中回流速度过快，大阀板关闭时间过短造成管力阀的震动过大，可将管力阀上的旁通阀的开度适当调小，降低回流压力对管力阀的冲击。

3.2工频时启动离心泵

工频情况下控制电路既无法实现变频启停也无法实现变压启停，因此也就无法实现软启动和软停车。同样也就无法实现开阀停车的功能。在这种情况下，采用“闭闸启停泵”，出口管力阀关不严则属正常现象。

4 应用效果及效益

（1）此次试验从2016年8月中旬开始实施，截止目前，运行状况良好。期间也出现过水泵停机时管力阀噪声过大的现象，后来经过多次对管力阀上的旁通阀开度的调整，运行正常。

（2）原计划因管力阀关不严要全部更换，经研究后发现，并非管力阀损坏，而是操作方法不当，从而避免了重复投资。

（3）由于采用“开阀启停泵”的方法，减少了岗位员工的劳动强度及频繁开启泵对设备的磨损。同时，还为泵站全面实现自动化打下了基础。以1台DN600 mm管力阀4500元计算，6台共节省设备购置费27万元。

5 其他

2016年9月底，濮阳市第三水厂因供水量的增加，需要更换5#泵，原5#泵是由软启动器启动，出口安装有DN600 mm的管力阀，停泵方式为闭闸停车。因出水管路上的闸阀关不严，管力阀也因前已提及的原因无法关闭，导致水泵机组无法正常更换。后采用了“开阀停车”的方式，同时调整了软启动器的控制方式，将管力阀成功关闭，使水泵机组的更换工作得以继续。