防洪阀门及水泵技术

防洪工程会使用各类自动阀门。世界各地的人们往往被迫处理雨水和地下水问题。什么阀门和泵送技术最适合完成这类任务？在详细阐述之前，先仔细了解一下在人口密集地区发生洪水的第一手经验及其后果。

自1906年以来，冰川和全球海冰一直在萎缩，而冰川和海冰融化导致全球降水量增加。平均来看，全球的雨雪量都在增加。我们正经历更频繁、更猛烈的风暴、更严重的干旱和百年一遇的天气事件。

2016年7月30日，美国埃利科特市遭遇了严重的洪水。老埃利科特城的有些建筑可以追溯到17世纪末。这座城市在17世纪末发展成为主要的生产制造业基地之一。它还有始建于1830年的火车站，这是美国现存最古老的火车站。今天，埃利科特古色古香，到处都是餐馆、商店和古董店。古老的建筑、环境，让这座城市非常迷人。该镇坐落在两座小山之间，主要街道向山下倾斜，一直延伸到帕塔普斯科河及其支流台伯河。

街道一侧，有些建筑就建在基岩上，另一些建筑甚至将天然岩石结构作为后墙。在这样一栋建筑里，经常可以看到商店里的岩石上有小水滴往下坠。这座城市对洪水并不陌生，几乎可以肯定的是，在任何重大的天气事件中都有可能发生洪水。自19世纪初以来，埃利科特市大约每30年就发生一次大洪水。许多洪水由强飓风带来的暴雨所致，城市低洼处的洪水曾达20多英尺深。

在温暖的夏夜，当我开车进城去餐馆时，天开始下起雨来。在接下来的两个小时里，餐厅外下了大约4英寸的雨。由于小镇坐落在两座山之间，形成了一个天然的V形，而从主街陡峭的斜坡上下来的急速的流水，顺着街道流向河流。当晚，小镇在4小时内下了大约6英寸的雨。我在一家餐馆的安全地点充满敬畏地看着这一切，这家餐馆位于街道安全的一侧，就建在基岩上。我在餐厅的二楼安然无恙。餐厅的底层有大约1英尺高的水淹没了酒吧和餐厅。这家餐馆位于山顶和河流中间的半山腰。许多位于山脚下靠近河流的餐馆一楼和二楼遭遇了洪水。

图1：傍晚时分，街上停满了汽车。照片中的吉普车和其它汽车是风暴消退前最后被冲下山的汽车中的两辆。这张照片是我在餐厅外面天井的二楼拍的。当晚10点30分，暴风雨平息，人们开始寻找在洪水中丢失的汽车回家。

我看着一辆又一辆的车被冲进河里——F150s、牧马人吉普、大众甲壳虫、凯迪拉克，包括我的本田都被冲走了。那天晚上，大约300辆汽车和6栋建筑被洪水淹没，更不幸的是，还有两人死亡。路人拉起一条人链，从一辆被洪水淹没的大众汽车上救出一位年轻女士。一位餐馆老板滑了一跤，没有抓住链子，被冲下主街20~30英尺远，直至能抓住什么东西再回到干燥的地方。

恶劣天气事件正在增加，雨水和地下水控制问题在世界各地社区日益普遍。水的有效管理对安全、水土保持和财产保护至关重要。埃利科特市发生的事件不一定是由于极端天气事件造成的。这一地区多年来一直洪水泛滥，但镇周围两座山上的私人和住宅开发项目使情况更糟。前几年，洪水主要是因为河水上涨，现在的洪水来自于因过度开发和径流管理不善导致周围山丘的快速径流所致。

一流的防回流技术

鸭嘴止回阀是防止回流非常有效的装置。这种阀门只让1英寸的水柱从阀门中逸出，并阻止了反向回流。鸭嘴止回阀通常可以防篡改，几乎不需要维护，还可以保护管道末端或水池免受动物、儿童、臭虫、气味释放的影响。

图2：当蓄水区发生洪水时， 24英寸鸭嘴止回阀可以防止回流。

图2所示为24英寸鸭嘴止回阀的安装。该止回阀可防止蓄水区溢流时的回流。鸭嘴止回阀在低于30英尺的低水头压力下释放流量。当蓄水区淹水时，鸭嘴阀唇在蓄水区水压的帮助下起到密封作用。

鸭嘴止回阀的正常尺寸介于1英寸~96英寸，可用各种橡胶材料制成。鸭嘴阀在管道中释放的水量可以很低， 1英寸的水柱即可。可承受低背压保护，如水头压力，甚至高达400磅/平方英寸表压（psig）的高背压保护。

最佳隔离阀选择

用于防洪的自动阀门品类繁多，常规刀闸、水闸在内均在考虑范围内。其结构相对简单，成本低，占用空间小，阀门可垂直关闭和打开。不过，这类阀门会遇到某些问题，如碎屑会导致阀门无法完全关闭，即使没有碎屑，新的阀门也会有大量渗漏。

当尺寸≤24英寸时，高品质夹管阀是更好的隔离和控制阀门。夹管阀的阀体内使用了橡胶套。在开启位置，橡胶套的直径与配合管道的直径相同。所以，当阀门打开时，橡胶套充当了管道系统的延伸。橡胶套覆盖全流道，不会阻碍水流。当阀门关闭时，阀门出于完全密闭状态。夹管阀的一大特点是，如果关闭时有碎屑，仍然可以完全关闭，不会渗漏。

对于碎屑数量处于什么水平时夹管阀依然可以密闭是有限制的。

如，如果是细枝、树枝、啤酒罐等，夹管阀可以100%紧密关闭。如果试图在遇到砖或3英寸的原木时关闭，对阀门的要求则太高了。夹管阀比闸阀更长、更重、成本更高，但故障率低于刀闸阀、球阀、旋塞阀和蝶阀。

图3：配有电动执行机构和封闭鸭嘴止回阀的夹管阀

图3中，有一个带电动执行机构的夹管阀，另一只红色管道装置是封闭的鸭嘴止回阀。图中还包括两只刀闸隔离阀。旋塞阀和刀闸阀被大量使用在水和废水行业，但这些阀门有许多声称是全流道的，实际上是缩径阀，其Cv较低，比全流道夹管阀的压降高。

首选的泵送解决方案

当水系统的消毒和处理需要化学助剂时，蠕动泵因其计量精确、可靠和能耐受三氯化铁、盐酸、次氯酸钠和硫酸等的腐蚀，成为泵送聚合物和其它化学品的首选泵。

蠕动泵越来越先进。一些蠕动计量泵的调节比达5000:1，配有非接触式电容管泄漏检测，采用了美国国家电气制造商协会（NEMA）的4X外壳，可远程或本地操作，并具有工业物联网（IIoT）功能。如果精确性是重要考量，蠕动泵可用来输送精确计量的化学品。

图4:FXM蠕动计量泵

图4中的蠕动计量泵的输送速度达46.5加仑/小时的流体，另一尺寸的计量泵可以输送221.9加仑/小时。调节比均为5000:1，由4-20 mA电流控制或按钮进行本地控制。外壳等级NEMA 4X，附开箱即用IIoT。泵的状况可24/7监控，任何人都可以通过网络访问用户界面。

计量泵的另一个趋势是用户要求预装泵系统。预装泵系统的一个优点是即插即用。泵采用溢出控制撬装方式交付，包括电气、泄压、切断阀、脉动阻尼和管道在内的所有辅助设备均已配备齐全。用户连接进出口管道和电源后，系统即可运行。

图5：两台蠕动泵配备了IIoT功能，因此工厂人员可以在任何有网络接入的地方跟踪撬装状况。在问题变得恶劣之前，及时检测并修复早期故障。

 对于用户而言，这将使一家公司成为拟议问题或故障的唯一责任方。撬装系统或预包装系统内置安全装置，这在承包商安装的单个泵中并不常见。将所有辅助设备和安全设备安装于同一系统，为员工创造了更安全的环境，也为延长泵的使用寿命创造了更好条件。

展望未来

世界将可能面临越来越多的挑战，以保护水供应、改善地下水和雨水管理。对先进设备的投资有助于提高故障前的平均无故障时间（MTBF），并改善系统的操作维护。传统产品如旋塞阀、和刀闸阀等各种泵型可能不是最佳选择。咨询工程公司和工厂的用户应该对更新、更先进的技术保持开放心态，这些技术也许初始价格较高，但未来10年内会持续帮助降低工厂成本。

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