出水阀

工业设备

出水阀，包括有与水箱相连通的阀座、调节杆、调节座、拉杆、连接有半球形浮子的出水阀盖、上浮筒和下浮筒，其特征在于所述上浮筒为固定于拉杆的上部，而下浮筒为固定于拉杆的下部，拉杆的下端穿过下浮筒与阀体盖相连，其上端穿过上浮筒与调节杆相连且可使拉杆上下移动的装置相连，在调节座的下部可活动地连接有，当拉杆上升时与上浮筒相配合可卡置于拉杆外缘高位或低位的卡块。

概念

新型出水阀的优点在于制作零部件少，如省去了上下杠杆、提升架和提升齿条等，既降低原料成本也降低了制作费用；还有本设计的结构体积小，给大片量的运输带来极大的方便；再有本设计的拉杆高度能根据水箱高度进行调节，并且在阀基体侧面上设有与出水口相连通的溢流管。

送水泵房出水阀门选用的探讨

桐乡市自来水公司果园桥水厂送水泵房设计规模为15×104m3/d，分二期实施，一期工程规模为8×104m3/d，于1999年6月建成投产。工程安装离心式清水泵3台，型号为500s35，流量Q=2020 m3/h，扬程H=40 m，功率P=280 kW，均为全压直接启动。平时出厂压力保持在0.35 MPa。原使用的出水阀门在运行中经常出现故障，对正常供水产生了极大的影响，出水阀门的稳定运行关系到供水的安全性，是整个制水系统中很重要的一个环节。

原出水阀门使用中存在的问题

为使离心水泵轻载启动，通常先关闭水泵的出水阀门，在启动水泵机组以后再逐渐打开出水阀门，为防止停泵后管道系统中水的倒流引起水泵高速倒转，在水泵出口处必须安装止回阀，在管道系统中，由于流速的剧烈变化而引起一系列剧烈的压力交替升降的水力冲击现象，称为水锤（又叫水击），止回阀的瞬时关闭常产生危及水泵以及管路的水锤事故，因此需要安装水锤消除装置。

果园桥水厂送水泵房出水阀门采用某国产蓄能罐式液控缓闭止回蝶阀，它由阀门、液压站、电气控制三部分组成。作为水泵的保护阀，它集液控缓闭止回阀和开关阀为一体。根据阀门处的水压情况，可调节和设定阀门的开启速度，开启历时为50～60 S，水泵启动后，通过缓慢打开阀门达到轻载启动的目的。关闭过程分为快关和慢关两个阶段，通过流量控制阀sl调节快关阶段的关闭速度，快关历时为2～5 S，快关行程为整个液压缸关闭行程的85%～90%，通过流量控制阀S2调节慢关阶段的关闭速度，慢关历时为30～40 s，慢关行程为整个液压缸关闭行程的10%～15%。

不管液控缓闭止回蝶阀前后压差的大小，其流量控制阀能够保持恒定的液压油流速，使其保持稳定的运行状态。快关阶段使管道内的压力上升(即水锤)保持在安全范围内，慢关阶段允许一部分水倒流，快关与慢关相结合有效地减弱了高压水锤，消除了水锤压力波动，减少了管路系统中水的倒流，避免了水泵的高速倒转。

但是，该阀门特别是液压站部分由于加工精度不高，质量不稳定，出现了以下的问题：①液压站漏油严重，经常达不到工作油压。②关闭速度设定后，运行一段时间会发生变化。③快关、慢关行程设定后，运行一段时间会发生变化。④由于不是重锤蓄能式，关闭时因液压油泄漏，造成液压站工作油压不稳定，油压减小引起慢关时间很长，甚至阀门无法关闭，使水泵长时间倒转。⑤开关到位控制不是由电气控制关断油路，而是机械式，即由阀框体顶住活塞舌使活塞停止运动，由此引起整个阀体的较大振动。

以上问题造成了设备维修率增大，安全可靠性降低，影响了安全供水。

各种出水阀门性能的比较

在水厂生产运行中，有多种类型的止回阀可以选用，它们分别具有不同的性能特征。

（1）旋启式止回阀

使用较早的一种出水阀门，当管路中倒流水流的速度达到一定程度时，很快关闭，因而引起很大的压力上升，最高压力几乎达到正常压力的200%，这种带冲击性的压力突然升高能击毁管路或其他设备，产生关阀水锤，水锤防护效果不理想，容易引起水锤事故，运行中由于阀板较重局部水头损失也较大。

（2）多功能水泵控制阀

在果园桥水厂二期扩建工程中使用了四台DN600JD745x—lO多功能水泵控制阀，它融电动阀门、止回阀、水锤消除器三种功能于一体，当水泵启停时，利用阀门两端的水及其压力差作为驱动介质和控制动力，自动实现开泵时的缓开，停泵时的缓闭，停泵时利用弹簧以及阀板的自身重量实现快闭。多功能水泵控制阀在运行中表现出比较突出的优点：①自动按水泵操作规程的要求进行动作，动作连锁，不会产生误动作；②无需操作控制，无需消耗人力和动力；③运转平稳，结构简单。

但是多功能水泵控制阀水头损失较大，出水管路中存在着夹气现象，阀体近似S形的内部结构使水流流态发生变化，在阀门前产生涡旋，这些引起了出口压力表的大幅抖动，因此无法准确测定水头损失的大小，据经验估计应在50 cm左右。较大的水头损失，引起水泵电耗的增加，使制水成本提高。据平时观察以及从其它水厂了解到的情况，多功能水泵控制阀在停泵时快关速度过于缓慢，引起停泵水锤，快关时管道内大量水倒流，引起水泵倒转，容易造成叶轮松动。运行中阀体振动及噪音相对较大。对于全压直接启动的水泵，多功能水泵控制阀的弹簧

比较容易损坏，由于阀板斜向受力，在快关行程中容易卡住。因此多功能水泵控制阀不适合与全压直接启动的水泵配套使用。

（3）3NRVG型静音式止回阀

音式止回阀内部水流通路采用流线型设计，水头损失比较小，停泵时阀瓣关闭行程很短，关闭迅速。水流在有一定流速的情况下阀门突然关闭，由于惯性作用管路内的水继续向原方向流动，在阀后形成真空，管路内真空压力在瞬间升高很大，水流速度逐渐减慢至零，然后在重力水头作用下又加速向水泵方向倒流，真空的吸引力加上水的惯性，会造成很大的回流水，特别是高扬程或大流量时，压力升高也大，真空位置重新被充满时，剧烈的碰撞产生了很大的弥合水锤造成系统压力的升高，形成关阀水锤，这种带冲击性的水压突然升高能击毁管路或其他设备。国内外大量的实例说明，停泵水锤的危害主要是因为水泵出水处止回阀突然关闭所引起的。静音式止回阀必须有电动阀门与之配套，以弥补其性能上的缺失，运行时先开启水泵，再打开电动阀门，通过电动阀门的缓慢开启使水泵轻载启动。

采用液控缓闭止回蝶阀是最佳选择

（1）水泵控制柜突然失电，高压控制柜跳闸，水泵停止运行，停泵信号送至液控蝶阀控制箱，液控蝶阀执行关阀程序，自动关闭。液控蝶阀控制箱失电，控制电磁阀失电动作，接通泄油油路，液控蝶阀执行关阀程序，关闭阀门，此时可采取两种处理方法：①将关闭信号送至水泵控制柜，阀门关闭后停泵，同时报警。②报警，由操作人员关闭切断阀，切断泄油油路，停止关阀，用手动油泵打开阀门。其它几种出水阀门在出现故障后均无法手动打开，而液控缓闭止回蝶阀可以通过油泵手动打开，保证了供水的安全性。

（2）原使用的蓄能罐式液控缓闭止回蝶阀在故障维修时发现阀体并未损坏，主要是液压站部分制造精度不高引起漏油导致了故障频繁。液压站需要保持稳定的工作油压，漏油对阀门的开启和关闭都会造成影响。进口设备的制造精度较高，质量稳定，我们考察了多家水厂的进口液控缓闭止回蝶阀均使用状况良好，运行无故障发生，机械部分无泄漏现象。

（3）液控缓闭止回蝶阀水头损失小，节省能耗，按水泵效率80%计算，连续运行一年，单台液控缓闭止回蝶阀可比静音式止回阀节省近一万度电，比多功能水泵控制阀节省近二万度电。对于大流量水泵节电效果更好。

三相分离器出水阀修复

出水阀是三相分离器最重要的附件，运行状态的良好与否，决定分离器的运行状态。而三相分离器是油水气进行初次分离的关键设备，运行效果直接影响着原油电脱水、原油稳定及污水处理生产的正常进行。2013年初，三号分离器出水管线出现剧烈震动并将水凡尔连杆机构的定位螺丝震松导致连杆机构失灵卡死凡尔不能动作，分离器内污水无法排出，进入油室，影响了计量的准确性，如果不是发现及时，将导致原油进入气管网，造成憋压或凝管重大安全事故。

分离器原理与结构

（1）工作原理

油气水混合液从入口进入分离器，经进口分气包预脱气后进入水洗室，在水洗室中油水混合液发生碰撞，摩擦等降低界面膜的水洗过程，分离出了大部分的游离水，没有分离的混合液经分配器布液和波纹板整流后进入沉降室，并在沉降室进行最终的油水分离，分离后的油、水分别进入油水室，最后经过由液面控制器控制的出油阀、出水阀流出分离器。脱除油滴的天然气经压力控制流入集气管线，进入气管网。

（2）分离器的结构

分离器的基本结构，都是由主体容器、分离部分、液面控制机构和压力控制机构等组成。分离器的液面控制机构为浮漂连杆机构：球形的空心浮漂置于分离器中，分离器的液面发生变化时，浮漂在垂直方向发生相应位移，并转动外面的小轴，小轴与杠杆相连，杠杆的另一端与连杆相连，连杆的一端和装在出口管线上的控制出水阀的杠杆相连；当分离器液面降低时，浮漂向下，转动小轴，带动杠杆使连杆向上，致使出水阀关闭，水流停止外输；相反，液面上升时与上述动作相反，出水阀打开，水大量流出，从而使油气分离器的液面下降，使分离器的液面控制在一定的位置上。

存在问题分析及带来的不良隐患

通过对以上每个工作程序严密的排查和分析，最后判定问题出在液面控制机构出水阀上。组织人将出水阀卸下解体拆卸后观察研究发现，由于出水阀内部构件在污水里长期侵泡腐蚀及频繁上下运动摩擦磨损，使阀芯中心轴与扶正花板间隙过大。导致阀芯提起到一定位置，容器内水流从高压向低压（内部压力0.23 Mpa左右，阀外压力0.1 Mpa左右）流动的过程中冲击阀芯向一方摆动，阀芯自身重量有个垂直向下的力恢复原位摆动。如此冲击向前，恢复向后，中心轴都撞击在扶正花板上，就造成了整个放水管线震动和撞击的响声。一天阀芯有几百次的上下运动就会有几百次的震动。长时间频繁的震动使间隙越来越大，间隙越大使震动更剧烈，形成恶性循环。在频繁的震动和污水腐蚀的作用下，中心轴和扶正花板接触处出现大的麻坑和凹坑，使中心轴的上下运动不灵活。严重时卡死不动作；剧烈的震动还把连杆的固定螺丝震松，使浮漂连杆机构失灵，出水阀阀芯不动作，水憋进油室。继而将原油憋进气管线，造成憋压或凝管的事故。

采取措施及解决方案

针对以上情况在以前就是更换新的出水阀。可是随着油田产量逐年递减，生产成本逐年压缩，新阀一时进不来，生产急需恢复，就只能依靠修复。传统修复是补焊后车削法，即对定位轴的腐蚀部分进行补焊，然后用车床车削加工。由于中轴腐蚀面不均匀，焊时应力作用会导致中心轴变形弯曲，会影响阀芯上下运动不同心，使阀芯和阀座不严跑气，造成分离器水出口跑气，不仅影响计量，而且容易造成5000 m储油罐液压安全阀和机械呼吸阀动作。

经过反复论证，认为加轴套焊接法是切实可行的，即根据中心轴的腐蚀程度，用车床车削到中心轴腐蚀的最深处，再加工一个合适的不锈钢轴套，套在车削后的上部焊在阀芯底部，下部焊于中心轴上。此方法解决了应力引起变形不同心的问题。不锈钢轴套有良好的抗腐蚀性能，延长其使用寿命。

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