十年前，楊樹浦水廠引進(jìn)了兩家德國水廠ADAMS三偏心多功能組合閥配合出水泵控制出水流量，具有單向止回功能，直徑1萬mm。在過去十年的運(yùn)行中，閥門集成閥的微阻力和三偏心的特點(diǎn)大大降低了工廠水流過閥門時(shí)的損失，節(jié)省了大量的能源。雖然閥門多次遇到外部網(wǎng)絡(luò)停電、泵跳閘等情況，但閥門每次都能在第一時(shí)間完成閥門關(guān)閉任務(wù)。閥門具有獨(dú)特的第一階段和第二階段緩沖閥功能，消除了普通止回閥突然關(guān)閉造成的水錘。

二、閥門的耐久性和密封性

ADAMS從結(jié)構(gòu)上看，多功能閥是三維偏心蝶閥，即蝶閥在三個(gè)方向上都有偏心，如圖1所示。

   1)軸中心與閥體中心線的相對(duì)偏心約為標(biāo)稱閥直徑0.25倍。

2)軸中心與蝶板平面相對(duì)偏心，蝶板與閥體相對(duì)傾斜20°。

3)軸中心與圓錐密封底座中心線相對(duì)偏心。正是這種設(shè)計(jì)原理使閥板360°圓周表面可保證各點(diǎn)的正密封壓力，金屬密封圈可獲得零泄漏的密封效果，無需自身變形。閥板360°圓周表面的最低壓力角大于由閥板和底座材料決定的摩擦角，從而消除兩者之間的夾緊甚至卡??；當(dāng)溫度變化引起熱膨脹和冷收縮時(shí)，閥板和底座之間的密封效果通過漸進(jìn)自補(bǔ)償保持不變。此外，當(dāng)閥門打開和關(guān)閉時(shí)，蝶板和閥座之間沒有摩擦。閥板和底座之間沒有平面之間的相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)，保證了閥門的高壽命、高操作靈活性和頻繁打開和關(guān)閉時(shí)一致的密封效果。

三、閥門的動(dòng)力學(xué)原理和意義

閥板是根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)原理專門設(shè)計(jì)的，采用流線型結(jié)構(gòu)，傾斜在閥體內(nèi)，盡量減少水頭損失，如圖2所示。當(dāng)正流體流量達(dá)到一定范圍時(shí)，閥板會(huì)浮在流體上，這與飛機(jī)的飛行原理有點(diǎn)相似（當(dāng)飛機(jī)的飛行速度超過起飛速度時(shí)，飛機(jī)會(huì)上升，從而減少流阻和壓力損失），閥門最大的水頭損失≤3000Pa。小流阻特性在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的節(jié)能效果。

圖2

此ADAMS一體閥是采用二軸制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（見圖3），即驅(qū)動(dòng)軸和閥板軸是分開的，它們是通過一個(gè)空程耦合器進(jìn)行耦合的，閥板軸只能在驅(qū)動(dòng)軸限定的范圍內(nèi)工作。驅(qū)動(dòng)軸起到限制閥板運(yùn)動(dòng)范圍的作用，使閥板有鎖定狀態(tài)、自由狀態(tài)和限流狀態(tài)，即閥板不能轉(zhuǎn)動(dòng)，可在0～90°移動(dòng)，在有限的范圍內(nèi)移動(dòng)。當(dāng)管網(wǎng)中有浪涌時(shí)，水流可以通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)軸的開度來調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)水壓，起到恒定水壓的作用。停泵時(shí)，將閥板軸關(guān)至30%(即驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)角度關(guān)至30%)，然后停泵，以減少對(duì)水泵的影響。當(dāng)產(chǎn)生反向水流時(shí)，閥板會(huì)在反向水流和閥板重力的作用下快速平穩(wěn)地關(guān)閉，從而保護(hù)水泵。

同時(shí)，此閥門具有一個(gè)多重關(guān)閉速率和可調(diào)節(jié)的液壓阻尼系統(tǒng)，如圖4所示，包括一個(gè)液壓缸、可調(diào)節(jié)關(guān)閉彈簧和在閥關(guān)閉行程最后階段調(diào)節(jié)閥關(guān)閉特性的速度控制閥。此裝置有3條在關(guān)閉過程中讓液壓油從液壓缸回流至貯存箱的旁路。液壓系統(tǒng)原理如圖5所示，其中1條旁路有兩個(gè)分別受控于壓力補(bǔ)償流量的控制閥，另外兩條旁路有由滾子凸輪操縱截止閥。在閥板關(guān)閉時(shí)，順序隔離旁路，這樣在接近關(guān)閉位置時(shí)增加阻尼率。操縱截止閥的凸輪可被調(diào)節(jié)。每個(gè)階段能夠借助于流量控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，以確保閥門的特性可與系統(tǒng)的液壓波動(dòng)特性相匹配。以保證無沖擊地關(guān)閉閥門，即閥門被延時(shí)關(guān)閉，消除水錘，此關(guān)閉速率由液壓回路中的截止閥C、D和速控閥A、B來完成的，A、B閥門為10級(jí)可調(diào)。當(dāng)水泵突然停止工作時(shí)，液壓阻尼緩閉裝置上的滑桿首先快速向關(guān)閉方向移動(dòng)。即將關(guān)閉時(shí)（閥門開度約為8%），滑桿應(yīng)慢慢向關(guān)閉方向移動(dòng)。閥門關(guān)閉時(shí)，無沖擊聲，泵軸無明顯快速反轉(zhuǎn)。

圖5 液壓系統(tǒng)原理圖

五、閥門的控制特點(diǎn)

該閥門在控制部分采用德國AUMA公司的SARM電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際上只起到限流作用。在有限的范圍內(nèi)，閥門的實(shí)際開度取決于正水流。也就是說，如果控制電源故障或控制信號(hào)丟失，閥板的狀態(tài)不會(huì)受到影響，當(dāng)反向水流產(chǎn)生時(shí)，閥門可以立即關(guān)閉。因此，閥門可靠性高，使閥門具有止回、止回和限流的多重功能。

六、結(jié)語

ADAMS三偏心多功能組合閥的三偏心技術(shù)保證了零泄漏、無摩擦的效果；動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)原理產(chǎn)生小流阻特性，達(dá)到節(jié)能減排的效果；二軸系統(tǒng)和液壓阻尼緩閉裝置的設(shè)計(jì)放棄了傳統(tǒng)的重錘結(jié)構(gòu)，使整體結(jié)構(gòu)緊湊、空間小、工作平穩(wěn)、無振動(dòng)、噪音低，對(duì)操作人員無潛在危險(xiǎn)，在停電、泵跳閘等情況下可快速平穩(wěn)關(guān)閉。ADAMS閥門在楊樹浦水廠十年運(yùn)行中表現(xiàn)良好，在優(yōu)化供水系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)安全供水、節(jié)能減排方面發(fā)揮了積極作用。