上海申弘阀门有限公司
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ZJY46H型组合式减压阀气蚀和冲蚀的现象
上海申弘阀门有限公司
之前介绍空气减压阀在修造轮船应用，现在介绍ZJY46H型组合式减压阀气蚀和冲蚀的现象我公司生产的ZJY46H型组合式减压阀在一些高水头电站（水头200m以上）使用一年后，部分用户反映主阀节流锥有气蚀和冲蚀的现象；同时，减压阀运行噪声也偏高。虽然以上问题没有影响减压阀的正常运行，但我公司针对电站反映的问题进行了分析，并进行了一系列改进试验，取得了良好结果。
ZJY46H型组合式减压阀气蚀和冲蚀的现象 ZJY46H型组合式减压阀具有高减压比、大流量、稳定性好、使用寿命长、一级减压的特点。但在高减压比的工况下运行时，由于能量消耗的形式体现，运行噪声和气蚀的现象也是不可避免的。在分析这一现象时，我们认为：合理的过流面积的几何形状可有效地减小流阻，同时有效地减少噪声和气蚀程度。
为此，我们设计了两个改进型DN150节流锥S1#和S2#，和缸套阀座组合件，先在公司的试验台上进行试验，S2#节流锥和缸套阀座组合件，取得了明显的预计效果；然后我们又到云南计堵河水电站进行了现场试验，虽然这次试验因时间原因没有按计划全部做完，但仍可证明这次改进有着良好的效果。组合式减压阀属减压平衡阀技术领域，是用于水电企业各类管路或设备上水减压的阀门。也用于化工、石油、冶金等行业。其适应性、稳定性、可靠性及技术指标、性能高于同类产品。在主阀和主阀阀瓣基础上，特征是具有活塞、弹簧和控制阀、节流泵、喷嘴、过滤器、连接管道、控制管。它通过自动控制，无论进水口压力的变化如何，无论进水口流量的变化大小，出水口减压值始终保持在用户所需范围，能将波动的高压自动控制成为恒定的低压。
二 试验思路
因为气蚀的发生总是伴随着噪声增大，故通过测试阀内水流噪声而可间接判断气蚀性能。
先在公司内部的试验台上进行工厂试验，取得良好的效果后适时再到水电站进行现场试验。通过对改进节流锥与原型节流锥的试验数据比较，即可得出改进节流锥的性能结果。该阀主要由主阀、控制导阀、过滤器、针阀、球阀及旁通管道节流部位等组成。适用于温度≤80℃的水及非腐蚀性液体（汽油、煤油）和气体等需要降低到一定范围的设备和管路系统上，通过调节将进口压力降低至某一需要的出口压力值。当进口力或流量发生变化时，靠介质本身的能量可自动保持出口压力在一定的范围内。
三 工厂试验
1.工厂试验简介
1.1、工厂试验台
如图1 所示：B为多级泵；A为被测减压阀；C为安全泄压阀。试验系统开启后，将P1zui高值调整为1.9MPa，然后在分别设定P2为各不同值，在各值中改变P1值，观测在不同工况下的运行稳定性和噪声。
1.2、试验方式
用两个改进型DN150节流锥S1#S2#和一个原型节流锥S0#和相对应的缸套阀座组合件，先后装入减压阀阀体内在试验台上进行试验，通过给定出口压力、调节进口压力，测试主阀不同开度条件下的噪声分贝值，即可比较不同节流锥的性能差异。
2.工厂试验数据及初步判断
工厂试验结果见表一：
注：P1为进口压力(MPa)；P2为出口压力(MPa)；K为主阀开程(mm)；Z为噪声声压级(dB)。由表一可知，改进型节流锥S1#的降噪性能比原型节流锥S0#稍好，而改进型节流锥S2#降噪性能。因水泵流量所限，工厂试验参数不足以说明问题。因此我们选择了云南计堵河电站进行电站运行现场试验。
四 现场试验
1.计堵河水电站及减压阀使用情况简介
计堵河二级水电站位于云南省怒江州泸水县称杆乡计堵河上，电站装机容量为2×6300kW，为引水式电站。机组技术供水采用自流减压供水和水泵供水方式，单机组技术供水流量为150m3/h；水头为260m～240m。因水泵运行故障率高，所以自流减压供水为主供水。
2、机组自流减压供水系统简介
如图2所示：在压力钢管进机组处的位置附近取水。K1、K2分别这取水阀和工作阀，Y为ZJY46H-40C DN150减压阀。P2的压力整定为0.6MPa，减压后的水直供水池，再由水池供两台机组用水。调节阀门K3为合适的过流面积。改进前的单台ZJY46H-40C DN150减压阀的流量在满足两台机组运行时，运行噪音为118dB。
3、自流减压供水系统工作状况
计堵河水电站以前曾用国外某公司生产的膜片差压式DN150减压阀两台作两级减压，使用不到半年即损坏，无法再用。后改用我公司生产的ZJY46H型组合式减压阀一台作一级减压，使用一年后，虽然噪声偏高，节流锥有冲蚀和气蚀，但仍能使用。
由于电站生态环境较差，植被破坏严重。水中的杂质主要为石英砂。由于高速水流产生的气蚀，再加上石英砂的磨蚀，减压阀的运行环境很差。这就需要对减压阀进行合理的改进，保证在恶劣环境下运行的减压阀有良好的适应性，以保证电站的正常运行。
4.现场试验简介
计堵河水电站在八月下旬因故需停电一天，我们趁这个时机赶到水电站进行现场试验。原计划试验S2#节流锥和S0#节流锥及对应的缸套阀座组合件，以作比较。但因两次试验间隔的准备时间（减压阀前截止阀不能关死，需压力钢管泄水和灌水）过长，为不影响按时发电，只试验S2#节流锥而未能进行S0#原型节流锥的试验。
另外，只有减压阀后有压力表，而减压阀前没有，也没有流量计。这对试验造成一定的不便。
在S2#节流锥试验过程中及后正式发电投入运行时，用户评价：噪声明显减小，振动微弱。
5.现场试验数据及初步判断
现场试验结果见表二和表三：
表二 现场试验结果（一）
注：1)符号同表一。2)减压阀主阀全开程为28mm。3)调节杆预压高度为89mm。
由表二可知，出口阀开度从全开到1/2开时，减压阀的出口压力变化很小，不影响机组运行。此时通过减压阀的水流噪声有较大降低。
表三 现场试验结果（二）
注：1)符号同表一。2)减压阀主阀全开程为28mm。3)带*号的调节杆预压高度为63mm，是当前的发电投运状态。其余的调节杆预压高度为89mm。
对比表二和表三，可以发现：
1)当出口压力调高后，水流噪声降低约6～7 dB。
2)在表二中，出口阀开度变化后，水流噪声从110.0 dB降到91.0 dB，降幅为19 dB；在表三中，水流噪声则从111.0 dB降到88.5 dB，降幅为22.5 dB。
3)试验完成后，应电站要求，将ZJY46H-40C DN150减压阀的P2值整定为0.7MPa,调节出口阀K3满足两台机组运行的流量要求。即时工况的噪声为89.5dB。
组合式减压阀主要技术参数和性能指标:
型号 | 公称通径 | 公称压力 | 强度试验压力 | zui大出口压力 | 出口压力分段范围(MPa) | ||
组合式减压阀 | 65～250 | 1.6 | 2.4 | 1.6 | 0.08～0.2 | 0.2～0.5 | 0.5～1.2 |
300～400 | 0.08～0.2 | 0.2～0.5 | 0.5～1.0 | ||||
组合式减压阀 | 65～250 | 2.5 | 3.75 | 2.5 | 0.08～0.2 | 0.2～0.5 | 0.5～1.2 |
300～400 | 0.08～0.2 | 0.2～0.5 | 0.5～1.0 | ||||
组合式减压阀主要零件材料：
零件名称 | 材质 |
阀体、阀盖 | 铸铁、碳钢、球铁 |
阀杆、活塞、阀瓣 | 不锈钢 |
阀座 | 铜 |
过滤器、球阀、针阀、控制导阀 | 铜 |
弹簧 | 硅锰钢 |
密封垫 | 丁橡胶 |
五 综合分析
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀一般来说，减压阀的水流噪声与水通过节流锥产生的涡流直接相关，而涡流与节流锥的几何形状、附近的流道及流速有关，而流速又与节流锥的开度和前后压力差有关。
选择合理的节流锥形状，可以减小流阻系数及相应的涡流影响；增加主阀调节杆的预压量，可以增加水的流量而降低通过节流锥过流面的流速（实际上是流阻损失减少）。通过这种方式，我们可以有效降低减压阀的水流噪声。
六 结论
1)S2#节流锥对降低减压阀的水流噪声是有效的。
2)S2#节流锥的稳压性能是可靠的。
3)辅以增加主阀调节杆的预压量对降低减压阀的水流噪声也是可行的。
七 进一步改进思考
1)主阀节流锥的几何形状仍可考虑进一步优化。
2)节流锥附近的流道今后可以考虑改进。
3)过流面易气蚀和冲蚀处可以考虑选择更好的耐磨材料。
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