介紹了自動循環泵保護閥的工作原理、類型及技術改進措施, 并指出了其應用前景。
　　關鍵詞：自動循環泵保護閥; zui小流量; 旁通
　　1.概述
　　為了滿足工藝流量需求, 離心泵系統流量在一定的范圍內波動, 太小的流量往往會造成離心泵的溫度過高, 操作不穩定, 并產生大量的噪聲。因此在離心泵的出口安裝了自動循環泵保護閥, 用來防止介質倒流, 并實現系統的小流量回水以維持泵正常運行所需的zui小流量, 提高了泵的使用效率, 減少了泵的故障。

　　2.泵保護系統性能分析
　　泵保護系統主要有3 種形式。①帶有非調節型旁路減壓器的泵保護系統 。②常規的泵保護系統 。③帶有的泵保護系統 。經分析對比（表1） , 因具有流量感知、止回、旁通控制和多級減壓等功能, 其性能較好。

　　3.工作原理
　　的主閥為升降式止回閥 。其主閥從全關到全開的過程中, 介質不斷從閥體入口流入, 克服彈簧力的作用, 從閥蓋主流出口流出, 同時閥瓣上升帶動撥桿左端上升。由杠桿原理, 撥桿右端下降, 針閥在自重和介質力作用下下降。當主閥全開時, 針閥全關, 關閉流道B , D 腔與C 腔產生的壓差使節流活塞右移, 關閉流道A ,停止旁通回流。


　　當主流出口壓力超過額定值時, 由于主閥進出口壓差改變及彈簧的作用, 閥瓣從上到下運動直至關閉, 同時帶動撥桿左端下降, 右端上升, 針閥開啟, 打開流道B。D 腔內的介質經流道B 流向旁通出口。由于節流活塞C 腔受力比D 腔大, 故節流活塞左移, 打開流道A。此時介質通過流道A , 經多級正反螺旋槽減壓后回流到高壓離心水泵的入口, 保證水泵正常運轉。
　　4.類型

　　目前鋼廠、電廠和化工廠等采用的主要為美國的YAWAY和HBE 公司及德國的SCHROEDAH 和HORA 公司產品。4 家公司的

產品基本上采用了同類型結構, 即主閥為彈簧加載的升降式止回閥, 副閥為帶有減壓機構的節流閥。按壓力級基本上分為兩類, 低壓型（150～300 磅級） 和高壓型（600～2500 磅級） 。低壓型和高壓型的主閥結構都是一樣的, 不同的是旁通副閥的減壓機構形式, 低壓型主要采用節流孔板式減壓（圖5） , 高壓型則采用多級溝槽式減壓（圖6） 。

　　5.計算

　　5.1 　主要性能
　　5.2 　主要參數

　　①閥門流阻系數ζ

　　ζ = （5104 Fg/ Gy） 2

　　Fg = π/ 4 ×dg

　　2 = 3114/ 4 ×13162 = 1451193 6

　　Gy = 31610

　　ζ = （5104 ×1451193 6/ 31610） 2 = 51362 7


　　②主流壓降ΔPz

　　ΔPz = ζ·ρ·V z

　　2/ 2

　　V z = Qz / Fz , Qz = 01087 8

　　Fz = π/ 4 ×dz

　　2 = 3114/ 4 ×01192 = 01028 3

　　V z = Qz / Fz = 01087 8/ 01028 3 = 31102 4

　　ΔPz = 51362 7 ×1 000 ×31102 42/ 2

　　　　= 25 80717

　　③彈簧預壓縮量F1

　　彈簧在閥門全開位置時力的平衡方程為

　　　（ F1 + hz ） K + Gz + Pzc ·Fz = PZJ ·Fz

　式中　（ F1 + hz ） K ———彈簧對閥瓣的作用力↓

　　　　　　　　　Gz ———閥瓣自重↓

　　　　　　Pzc ·Fz ———主流出口壓力對閥瓣的作用力↓

　　　　　　PZJ ·Fz ———主流進口壓力對閥瓣的作用力↑

　　即

　　（ F1 + hz ） K = （ PZJ - Pzc） Fz - Gz

　　（ F1 + hz ） K = （ Pz ·Fz - Gz

　　閥門在全開位置時,彈簧的壓縮量為

　　F2 = F1 + hz = （ΔPz ·Fz - Gz ） / K = （25

　　80717 ×01028 3 - 19113） / 5191 = 91121

　　則彈簧的預壓縮量為

　　F1 = 91121 - 4715 = 43171

　　④節流面積（按節流串的節流面積和控制前部節流孔面積計算）

　　比較設計數據可知,在節流串中,*級節流串面積zui小,該面積FJL C 為圓臺側面積,即

　　FJL C = πLJL C （ dJL C + DJL C） / 2

　　　　　= 3114 ×919 ×（3210 + 4610） / 2 ×10- 6

　　　　　= 1211235 ×10- 4

　　控制前部節流孔面積FJL 為

　　　FJL = π/ 4 ×DJL

　　　　2 = 3114/ 4 ×01008 52

　　　　　= 51671 6 ×10- 5

　　總節流面積FJL Z 為

　　FJL Z = nJL ×FJL = 14 ×51671 6 ×10- 5

　　　　　= 7194 ×10- 4

　　FJL Z < FJL C
　　所以,旁通流量由控制前部節流孔的面積控制。
　　5.3 　驗算旁通流量
　　5.4 　說明
　　閥門流阻系數應由試驗確定, 理論計算誤差較大,而且主路和旁通的流阻系數顯然是不一樣的,這里只進行了簡單的模擬計算。在實際設計中彈簧的預壓量取值為62 ,而非計算的43.71 。

　　6.改進
　　齊魯石化烯烴廠從國外某公司進口的, 使用幾年后, 在工作過程中出現了外漏及旁通閥能開不能關等故障, 因此委托北京航天石化技術裝備工程公司研制1500 磅級6/ 6/ 2 in1 1 臺及該閥的旁通閥4 套。經對原閥的結構及故障進行分析, 做了改進。
　　①首先采用計算機模擬主閥全開、旁通閥全關時的狀態, 以此確定撥桿和針閥的行程。
　　②重新設計O 形圈, 提高密封可靠性。O 形圈（11） 的作用是使C 腔和D 腔產生壓差, 使節流活塞能夠移動, 因此該O 形圈及其溝槽尺寸的確定非常關鍵。設計時根據O 形圈新標準重新選擇了O 形圈及對應的溝槽尺寸。使用過程中, 原閥在F 處出現了外漏。為解決這個問題, 設計時在控制前部上添加了一個O 形圈（6） , 在旁通與閥體之間又增加了一處密封。實際使用證明, O 形圈的設計及添加是合適的。
　　③針閥E 處的間隙原為0125 mm , 設計時改為110 mm , 間隙加大, 有助于在D 腔形成高壓,提高了節流活塞運動的可靠性。
　　④當閥瓣全部打開時, 帶動撥桿向上運動, 針閥在重力作用下下降, 靠錐面密封。針閥如果不能密封, D 腔介質通過流道B 泄荷, D 腔的高壓無法建立, 將導致節流活塞不能運動。設計時在控制前部的G處增開一半圓型槽, 使針閥密封單靠重力作用變為靠重力和介質力雙重作用, 增大了針閥的密封比壓, 提高了旁通副閥工作的可靠性。
　　⑤在閥蓋內腔閥瓣導向段的中心H 處增加了Ф3 mm 的通孔。使封閉的彈簧腔與主閥內腔相通,減小了閥瓣運動時的阻力, 提高了主閥感知流量變化的靈敏度。
　　⑥改進了節流體鑄造工藝。由于節流體內腔為正反螺旋槽結構, 形狀復雜, 原來采用砂型鑄造,精度較低, 砂眼、夾雜、粘砂等缺陷多。設計時改為由計算機設計三維實體, 通過實體造型儀直接生成蠟模, 兩天內即可澆鑄成毛坯件。產品精度高,質量好, 生產周期短。


　　7.結語
　　改進后的使用效果良好。是一種特殊的流量調節閥, 其旁通閥結構復雜, 減壓機構需要精心計算與設計, 并且還須與離心泵組合安裝后做流量調節試驗, 因此在設計制造試驗等方面有一定的難度, 但同時因其在電廠、鋼廠和化工廠等行業應用廣泛, 并且能節省大量的資金, 因此有著很好的市場前景。/