多功能水泵控制阀在化工循环供水系统中的应用［摘 要］ 供水系统是保证化工企业正常生产的重要环节，而供水泵站中使用了多台离心泵，为了使离心泵轻载启动，避免水锤事故，防止传 动机构损坏故障，过去使用的水锤消除装置和方法不够先进完善，影响安全正常供水。目前采用一种新型多功能水泵控制阀，为解决供水系 统中存在的问题，提高生产供水的安全可靠性，改善车间的工作环境，降低工人的劳动强度等提供了一种有效的方法。 ［关键词］ 离心泵；多功能水泵控制阀；水锤效应；应用 化工厂都有错综复杂的管路系统，并承受一定的压力，往往会因 外部使用引起管道中水流状态发生突变而致管内压力发生剧烈波动，导 致管道内产生冲击，还有泵站因突然断电造成管路在开阀状态下停泵 时，水泵及管路系统中因水流速度突然变化而引起一系列急剧的压力交 替升降的水力冲击，这种水锤现象往往能导致管道系统强烈震动、噪 声、空蚀，甚至管道严重变形 ／ 爆裂、水泵反转甚至损坏等重大事故。 1 早期供水系统情况 在 ２０１１ 年本人参与了重庆万州化工厂的技改项目，搬迁新厂时需 要对供水系统水锤损坏进行技术改造。考查老厂最早期的供水管道系统 （ 如图 １ 中，为了避免水锤损坏，一般每台水泵的出口均装有止回阀 ） 和手动闸阀，止回阀则为单板或多板翻转式止回阀。 多功能水泵控制阀是一种新型水力控制阀门，此阀可代替止回阀、 电动蝶阀和水锤消除器三种装置。它能全自动实现离心泵开泵时缓开， 停泵时速闭与缓闭，无需任何电力和人力控制，并能防止管道中介质的 倒流，也无需油压装置。 4 多功能水泵控制阀的结构及工作原理 多功能水泵控制阀结构参见图 ４，由主阀及外装附件组成。外装附 件有控制阀、微止回阀、排空阀、过滤器。其中微止回阀是特制配件， 在其止回方向设有限流孔。

　　为使离心泵轻载启动，保证管内压力不发生突变，启动时关闭水 泵出口手动闸阀再启动水泵，当其转速达额定转速以后，再逐渐打开出 口阀门；为防止系统中介质倒流，还必须在水泵出口安装止回阀。然 而，因水泵控制阀为手动闸阀，在水泵启、停过程中需要手动操作，劳 动强度大，而且操作时间长；同时，由于手动闸阀启闭频繁，很难解决 法兰漏水问题。此外，由于原止回阀无缓闭功能，如遇突然停泵，则阀 板回闭将产生很大的水锤冲击，止回阀经常出现故障。 2 早期供水系统改进情况 针对上述问题，企业将早期的供水装置的止回阀改用阻尼蝶式缓 闭止回阀，此阀结构较为简单，能较好的防治水锤发生；用电动蝶阀代 替原来的手动控制阀，操作方便，减轻工人的劳动强度。如图 ２。

　　工作原理：水泵启动前，阀门出口端压力作用在主阀板上，阀门 处于关闭位置，同时膜片控制器的上腔连通压力水，下腔则与阀门进口

　　端的低压相通。 水泵启动后，阀门进口压力逐渐升高，同时压力水通过阀门进口 端的连接管缓慢进入膜片控制器下腔，实现主阀板的缓慢开启，开启速 度可通过控制阀进行调节。 水泵停机，阀门进口的压力降低，当接近零流量时，主阀板在自身 重力作用下迅速关闭。因阀门进口端压力降低，阀门出口端的压力水通 过连接管进入膜片控制器上腔，下腔水通过阀门进口端的连接管压回至 阀门进口端，缓闭阀板缓慢关闭，慢关时间可通过控制阀进行调节。主 阀板的速闭和缓闭阀板的缓闭符合两阶段关闭规律，能有效地消除水锤。 5 多功能水泵控制阀在化工厂运行情况分析 技改后泵站从 ２０１２ 年 １ 月开始运行，至今已运行了近 １ 年时间， 实际运行数据如下：

　　但是由于增加了电动传动机构，在运行过程中出现齿轮减速传动机 构损坏或电机烧坏等故障的机会较大；缓闭止回阀阀板缓闭回座时间不 便调整；翻板密封不严密，阀板回座时噪音较大并伴有振动；阀体与管 道为硬连接，阀门内部检修及其不便，不能适应压力、流量较大变化， 且调节针阀易阻塞，导致阻尼器不能动作等故障，影响正常安全供水。 3 供水系统技改情况 ２０１１ 年搬迁新厂，为了彻底解决上述问题，决定对全厂供水系统 进行技术改造。选择了一种新型多功能水泵控制阀，为该厂彻底解决了 泵站所存在的问题，为降低工人的劳动强度，提高化工厂的安全生产可 靠性，改善车间的工作环境提供了一种有效的方法。技改后供水系统装 置如图 ３。

　　１ 经过近一年的使用，三个泵站的多功能水泵 （ ） 下转第 ８０ 页 ）

　　神经网络的结构、样本数据的选取、输入参数的确定等问题。为了提高 网络的收敛速度，采用改进后的 ＢＰ 算法对股票市场预测进行建模，通 过样本的训练，寻求最优网络模型。用训练好的模型来进行股票预测， 以中国石油的股票数据为例，对其进行预测，用实例证明了改进的 ＢＰ 网络通过学习和训练，能拟合股票数据做出预测，并取得了较好的效 果。但是由于股票市场是一个不稳定的非线性动态变化的复杂系统， 且影响股价的变量无法完全确定，所以简单的依靠 ＢＰ 网络可实现的股 价预测精度有限，还需融入其它数学方法以提高预测精度。

　　图（３－１） 改进 ＢＰ 神经网络训练的拟合曲线） 改进 ＢＰ 神经网络训练的拟合曲线

　　两图比较容易得出，改进 ＢＰ 神经网络训练后的仿真输出与实际输 出基本一致，表明其准确性较高。这都是与算法中引入弹性 ＢＰ 算法和 改进激活函数密切相关的。

　　［１］ 沈冰．股票投资分析．重庆：重庆出版社，２００２． ［２］ 袁曾任．人工神经元网络及其应用．北京：清华大学出版社，１９９９． ［３］ 党建武．神经网络技术及应用．北京：中国铁道出版社，２０００． ［４］ 闻新， 周露， 王丹力，熊晓英． ＭＡＴＬＡＢ 神经网络应用设计［Ｍ］．北京：科学出 版社，２００１． ［５］ Ｂ．Ｌ．Ｇｕｏ，Ｌ．Ｇｕｏ．ＡＮｅｗ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｖｉｓｕａｌ Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ．Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｘｉｄｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，１９９４． ［６］ 阎平凡，张长水．人工神经网络与模拟进化计算．北京清华大学出版社，２００５． ［７］ Ｃ．Ｈ．Ｃｈｅｎ．Ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｆｏｒ ｆｉｎａｎｃｉａｌ ｍａｒｋｅｔ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ．ＩＥＥＥ Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，１９９４．

　　3 结语 本论文阐述了基于 ＢＰ 神经网络预测模型的设计原理，详细探讨了

　　（ 上接第 ７８ 页 ） 控制阀已累计正常运行 １８１００ｈ ，启闭阀次数共计 ６８９ 次，没有出现任 何故障，说明多功能水泵控制阀的运行状态稳定。 ２ 当水泵启动时，离心泵出口显示压力为０．４０～０．４５ＭＰａ ，然后 ） 经过３０ｓ～３５ｓ 的时间缓慢降至０．３１ＭＰａ ，正常工作时各控制阀的阀前 压力为０．３１ＭＰａ ，阀后压力为０．３～０．３１ＭＰａ 之间，控制阀两端的压力 差在０～０．０１ＭＰａ 之间，表明阻力损失比缓闭止回阀小得多。 ３ 满足了离心泵闭闸启动的要求，并且保证了水泵电机轻载启动， ） 不需要任何外加动力和电器控制装置，便可直接实现对水泵进行启停控 制，不仅彻底解决了因突然停电而造成外管路介质对扬水系统所产生的 水锤冲击、介质的回流，而且还大大降低了工人的劳动强度。 ４ 停泵时关阀平稳无振动、声响、阀门关闭严密，消除水锤效果 ） 理想，由于这种控制阀完全依靠水力自动控制调节，不需要专人管理。 故障少维修费用低，降低投资成本。

　　通过此次技改，多功能水泵控制阀是一种兼止回阀、水泵控制、 水锤消除器三种功能于一体的控制阀门，能有效地消除破坏性水锤，并 且不需要电器控制装置和任何外加动力，就能按水泵的运行状况自动实 现启闭，压力损失小，同时由于其结构简单，现场调整工作量小，维护 管理方便，安全可靠性高，不仅彻底解决了化工厂原来管路系统中存在 的问题，而且效果显著，为实现泵站的自动控制创造了非常实际而有效 的条件。 作者简介：向承翔，１９６６ 年出生，男，工程师兼讲师，从事机械 工程技术研究。

　　［１］ 王念慎．多功能水泵控制阀对水锤的防护作用．中国给水排水，２００７． ［２］ 耿灵，郝晓晖．多功能水泵控制阀在水厂的应用．排灌机械，２００４． ［３］ 黄靖，谢水波．多功能水泵控制阀的水锤防护特性及应用．排灌机械，２００２．