大型市政净水厂气动系统安装技术研究.docx

摘?要：

目前国内市政净水厂因考虑造价、维护和运行速度等因素，经常采用气动系统对阀门进行控制。现针对西安市东北郊水厂气动系统的特点，对其安装和调试进行深度分析，为工程实际过程中存在的问题提供解决方案，解决相应的难题，对同类型工程有着一定的参考价值。

关键词：

气动系统；气动蝶阀；气动翻板阀；空压机系统；紫铜管；电磁阀；减压过滤阀

0?引言

为满足必威体育精装版GB5749—2022《生活饮用水卫生标准》要求，目前国内大型市政净水厂逐步开始进行升级改造。无论是新建水厂，还是扩建和改造水厂，都需要采用大量的阀门对介质进行控制。阀门的控制主要采用电动阀门和气动阀门两大类，非重要阀门采用手动阀门进行控制。由于电动阀门造价高、运行速度慢、易过力矩等因素，相较而言气动阀门的优点更加突出。气动阀门的气源来自空压机气动系统，因此空气质量的好坏对整个气动系统有着重要作用。

1?项目概况

西安东北郊水厂采用地下水作为水源，为西安市重要的应急水源净水厂。该水厂采用曝气池+翻板滤池的净水工艺，因此现场需要采用大量气动蝶阀和气动翻板阀。笔者在该工程从事设备安装和调试管理工作，在现场对设备的安装进行全程指导，并带领团队完成单机和联动试运行调试。本文对工程实际过程中遇到的问题和解决方法进行了梳理，对同类工程的安装和调试工作有着借鉴意义，可供参考。

2?气动系统的特性

气动系统的核心为气源，优质的气源对整个气动系统有着非常重要的作用。气源质量好，无油、无水，可以延长设备的使用年限，降低维护和更换的成本。气动系统主要包括空压机、冷干机、储气罐、过滤器、疏水器、供气管道、减压过滤阀、电磁阀和气缸等，如图1所示。由于科技水平的提高，空压机及冷干机制造技术的进步，供气可以达到无油和无水状态，为气动系统的运行提供了强有力的保障。水厂气动阀门的需求压力一般为0.4～0.6MPa，具体压力设置根据工艺控制要求和气缸特性进行。

气动系统有其优点，也有其缺点，如表1所示。

空压机作用：市政水厂主要采用螺杆式压缩机进行气体压缩，它是一种工作容积做回转运动的容积式气体压缩机械。气体的压缩依靠容积的变化来实现，而容积的变化又是借助压缩机的一对转子在机壳内做回转运动来达到。原理就是采用波义耳定律和盖-吕萨克定律的气体定律，即P1V1/T1=P2V2/T2，压力的变化受温度和体积的影响。

冷干机（后冷却器）作用：空压机输出的压缩空气温度可达到180?℃，故气管内温度大于室外温度，易产生冷凝水，会对气动系统产生影响，时间长久会腐蚀气缸。冷干机可将压缩空气冷却至常温以下，减少管道内冷凝水的形成，并及时通过排水口进行排放，最大限度使主供气体处于无水状态。北方水厂冬季为防止结冰需要暂停使用冷干机，可采用旁通的方式供气，必要时增加吸附式干燥器，利用化学方式进行分离，排出气态水蒸气。气缸内有润滑油的各级排气温度不应超过180?℃。

储气罐作用：可消除压力脉动，提供稳定气流；冷却压缩空气，分离排放水和油分；储存压缩空气，在空压机出现故障时可短时间保证现场用气量。

减压过滤阀作用：可以过滤大部分固态颗粒，根据气缸用气压力要求，调整输出压力。

3?设备安装施工程序和施工方法

西安东北郊水厂采用螺杆式空压机工作站系统，用作集中供气。设备安装包括气源系统、DN20不锈钢主气管道、管道支架、气源分配器、DN10紫铜管、减压过滤阀和气动阀门，如图2所示。按照水厂工程建设的顺序，先单体再做场平。场地中的气管管沟大多数都是工程施工末期才能完成，因此施工工序采用先安装气源系统和单体内气动设备，最后再焊接场平的DN20不锈钢主气管道，以最大限度保证主气管道不因施工而损坏。

3.1??气源系统安装

安装步骤如下：设备开箱检查→基础浇筑→基础验收→空压机就位→冷干机就位→储气罐就位→不锈钢气管和球阀安装→过滤器安装→冷干机和储气罐排水管安装→压力表安装→配电箱安装→电缆敷设及端接。

3.2??单体内气动设备选型及安装

东北郊水厂大部分阀门采用气动阀门对流体进行控制。气缸分为直线气缸和摆动气缸，如图3所示，直线气缸包括气动闸阀和气动翻板阀，摆动气缸主要为气动蝶阀。为确保气动阀门符合工艺设计要求，应对安装标高进行准确测量，精准计算，确定出气缸内径圆，从而正确选型。

翻板阀属于双作用气缸，其具有伸出和缩回两种状态，供气压力为0.6MPa。双作用气缸缸径的选择计算如下：

伸出：

F0=πD2Pη/4

缩回：

F0=π（D2-d2）Pη/4

式中：F0为气缸的理论输出力；D为气缸缸径（内径）；d为活塞杆内径；P为气缸使用压力；η为气缸的负载率。

根据翻板阀的安装及控制高度，气缸活塞需要伸出1000mm，收回1000mm。1000×2（往返）×2÷60≈66.67mm/s。因为η=F/F0，F为气缸承受的负载（轴向负