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【學(xué)術(shù)前沿】自力式再循環(huán)閥
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概述●
離心泵是最常見的工藝設(shè)備之一，現(xiàn)代工藝系統(tǒng)中通常要求離心泵在流量波動的情況下運(yùn)行，如果沒有保護(hù)，這些裝置存在很大的風(fēng)險。在啟動、停機(jī)或異常工藝條件下，系統(tǒng)流量會大大減少，通過離心泵的流量可能會低于泵的最小流量值。如果在低于制造商規(guī)定的最低流量條件下運(yùn)行這些泵，可能會導(dǎo)致過熱，從而導(dǎo)致設(shè)備損壞或運(yùn)行不穩(wěn)，對泵站造成災(zāi)難性損壞。由于在低于最小流量條件下運(yùn)行，可能還會出現(xiàn)氣蝕這一雙重威脅，這些后果可能會降低工廠的生產(chǎn)率和盈利能力。通常離心泵都是在變流量的狀態(tài)下工作，因此有必要提供一種泵的保護(hù)手段，在工藝過程中設(shè)置自動控制設(shè)備來保護(hù)離心泵。
通過多年的技術(shù)研究，設(shè)計研發(fā)出自力式再循環(huán)閥（保護(hù)離心泵的閥），該閥可用于防止各種離心泵在低于負(fù)荷運(yùn)行時產(chǎn)生的過熱、不穩(wěn)定、過大的噪音、振動和氣蝕而引起的損壞。只要泵的流量低于一定數(shù)值，旁路回流閥的閥口就會自動打開，以此來保證泵所必需的最小流量，使離心泵能正常有效地運(yùn)行。
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工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)●
自力式再循環(huán)系統(tǒng)是專為液體輸送系統(tǒng)中泵旁路循環(huán)回路而設(shè)計的自力式再循環(huán)閥，以巧妙的設(shè)計、簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成了泵的最小流量控制及保護(hù)系統(tǒng)，替代傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)保護(hù)方式。自力式再循環(huán)閥的關(guān)鍵是一個主流量感應(yīng)止回閥閥瓣，該閥瓣對流量敏感但對閥腔內(nèi)壓力不敏感。該閥瓣根據(jù)對主流程的需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時確保通過泵的流量最小，從而在整個壓力范圍內(nèi)發(fā)揮一致的、穩(wěn)定的和重復(fù)性的功能。通過介質(zhì)的作用，自力式再循環(huán)閥根據(jù)感應(yīng)到的主路流量不同，主閥瓣組合件將自動移動到某一個位置上，同時主閥瓣組合件的運(yùn)動傳遞給最小流量控制桿，通過控制桿的動作來控制旁路閥閥瓣的位置，可以改變旁路孔口的節(jié)流面積，達(dá)到控制旁路流量的目的。當(dāng)主閥瓣組合件上升至頂端全開位置時，回流的最小流量旁路關(guān)閉，所有泵的流量流向主流程管路。減少通過閥門的流量，發(fā)生回流，會使彈簧負(fù)載式主閥瓣向其閥體密封面移動，再循環(huán)流量再次增加，流量進(jìn)入主閥瓣組合件底部的旁路組件，當(dāng)主閥瓣組合件回至閥體密封面關(guān)閉狀態(tài)時，所有流量通過旁路回流。
隨著主流量的增加，主閥瓣向上運(yùn)動，相反，在低負(fù)荷運(yùn)行時，主閥瓣組合件受壓而向下移動，并將此運(yùn)動傳遞給控制桿傳輸至旁通系統(tǒng)（圖4），從而在調(diào)節(jié)位置控制旁通流量。自力式再循環(huán)閥集流量感知、止回、再循環(huán)控制和旁路多級減壓四種功能為一體：
（1）流量感知：該閥的主閥瓣能自動感知處理系統(tǒng)中的流量，根據(jù)此流量來確定主閥瓣和旁路孔口的開度位置。
（2）止回功能：自力式再循環(huán)閥內(nèi)部有一個帶導(dǎo)向和彈簧加載的閥瓣，具有止回功能并防止介質(zhì)回流到泵體中。
（3）再循環(huán)控制：該閥可以將泵正常運(yùn)行所需要的最小流量通過旁路吸入到儲液罐中，實(shí)現(xiàn)再循環(huán)利用，防止水泵過熱。
（4）旁路多級減壓：自力式再循環(huán)閥的旁路控制系統(tǒng)，通過旁路內(nèi)置特殊設(shè)計的節(jié)流組件，將回流介質(zhì)從高壓泵出口降壓至適宜回流低壓儲液罐中，同時確保低噪音和將沖蝕破壞控制到最小。
通過創(chuàng)新設(shè)計，確保自力式再循環(huán)閥安全可靠地運(yùn)行，維護(hù)成本低且非常耐用。憑借上述優(yōu)勢屬性，可以縮短停機(jī)時間并提高系統(tǒng)效率。在不需任何輔助能源或測量技術(shù)的情況下，可以降低系統(tǒng)維護(hù)和運(yùn)營成本。
1.閥體 2.導(dǎo)環(huán) 3.主閥瓣組合件 4.閥體密封面 5.彈簧 6.閥蓋 7.旁路閥體
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旁路結(jié)構(gòu)的系列●
3.1 L型系列
L型系列由圖4中的元件及旁路回流部分L（圖5）結(jié)合而成?？刂茥U的運(yùn)動傳遞給控制滑套，滑套的移動使控制頭上的調(diào)節(jié)孔或多或少地被打開，以此來實(shí)現(xiàn)對最小流量的調(diào)節(jié)。該結(jié)構(gòu)工作壓差最大到60 bar，具有標(biāo)準(zhǔn)反向截止功能。獨(dú)特的L型旁通可消除高速流動介質(zhì)產(chǎn)生的噪音，防止氣蝕。
8.控制桿 9.調(diào)節(jié)塊 10.轉(zhuǎn)桿 11.控制滑套 12.控制頭 13.多孔套 14.端套
圖5 L型旁路
3.2 M型系列
M型系列由圖4中的元件及旁路回流部分M（圖6）結(jié)合而成?？刂茥U的運(yùn)動通過卸壓桿傳遞到級聯(lián)棒上，通過級聯(lián)棒的多級減壓，消散高壓降釋放的能量，同時渦流閥籠內(nèi)的凹槽改變介質(zhì)流動方向降低壓力，來實(shí)現(xiàn)對最小流量的調(diào)節(jié)。端蓋的排放噴嘴式設(shè)計，為流體控制提供背壓。該結(jié)構(gòu)適合高壓差的旁路，工作壓差為20~300 bar，具有標(biāo)準(zhǔn)反向截止功能。多級減壓式的M型旁路可消除高速流動介質(zhì)產(chǎn)生的噪音，防止氣蝕和閃蒸對閥門元件的破壞。
15.卸壓桿 16.卸壓軸套 17.級聯(lián)棒 18.渦流閥籠
圖6 M型旁路
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操作范圍定義●
4.1 標(biāo)準(zhǔn)范圍
自力式再循環(huán)閥通常在額定工藝流量的40%~100%的負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行。該閥將通過調(diào)節(jié)旁路控制操作處理典型的限時啟動和關(guān)閉的狀況，旁路節(jié)流組件由于必須承受巨大壓差，工況極為惡劣，最易為氣蝕所損壞，所以旁通管路中需要設(shè)置節(jié)流孔進(jìn)行限制，以防止旁通流條件下出現(xiàn)氣穴。
4.2 高負(fù)載范圍
對于將在0%~100%工藝流量的滿負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)行的高壓M型應(yīng)用，在下訂單之前，有必要評估閥門的特殊設(shè)計影響。否則，將被歸類為標(biāo)準(zhǔn)范圍類型。對于高負(fù)載范圍，根據(jù)現(xiàn)有旁通壓力水平，需要增加旁通背壓以防止氣穴，尤其是當(dāng)旁通處于調(diào)節(jié)作用時。因此，建議安裝專用背壓閥，以確保旁通壓力水平始終處于合適的壓力。