微阻緩閉蝶式止回閥的現狀分析同工作性能

(一)、止回閥的現狀分析

隨著我國城鎮化進程的加快，人們對美好生活的溯求，對自來水的需求量越來越大，持續的供水系統己成為居民生活的基礎設施。在供水泵站系統中，水錘會對管道、設備產生的危害，常常導致管道漏損、水泵倒轉、電機線圈燒毀等故障。在供水管網中，由于種種外界原因(如閥門突然關閉、水泵突然停機等)，使得水的流速發生突然變化，從而引起壓強急劇升高或降低的交替變化，這種水力現象稱為水擊，或稱水錘。尤其在DN300及以上的管道系統中，水錘的破壞力巨大。式止回閥采用的結構設計，閥瓣能夠感應管道系統水流速度的變化，停泵時在水流倒流的瞬間關閉閥門，在供水管道系統中能夠預錘的發生，使得閥門在停泵瞬間沒有劇烈的閥瓣與閥體的撞擊聲，而實現關閉的效果。

在泵站或長輸管道供水系統中，突然停電，水倒流時，止回閥很快關閉，所產生的停泵水錘壓力很大，可達到工作壓力的2~4倍，其破壞程度嚴重。

為了減少或預錘的產生，我們在系統中設置了止回閥。根據錘的原理不同，可分為微阻緩閉蝶式止回閥和速閉止回閥。

緩閉止回閥有很多結構類型，如雙腔水力控制結構、底部油壓緩沖結構、軸端分段式油缸緩沖結構等。為了減少流阻系數，通常設計成微阻緩閉型或液控緩閉型，結構通常為旋啟型或碟式。緩閉止回閥的原理是將閥板分成兩個關閉階段，當停泵時，閥板先隨水流的流速減小而關閉80%以上，其余過流面積在倒流水壓的作用下，閥板克服活塞缸阻力，緩慢關閉。在慢關階段，水加速倒流，水壓力上升，水錘隨即產生，通過泄流達到泄壓的目的，減小了水錘壓力。但受每個供水管道的布設、揚程、背壓等因素影響，每個工況都經過人員現場調試，確定快關和慢關的比例，以及慢關的時間，否則緩閉止回閥無法達到設想的關閉過程叫，亦無法大部分水錘。在水泵揚程低的長距離供水系統中，由于管道距離長，水流慣性大，當水泵斷電時，閥門附近會產生負壓，管路中存在駝峰而發生彌合水錘，緩閉止回閥的作用有限。

速閉止回閥有彈簧升降式快閉止回閥、重錘旋啟式快閉止回閥、彈簧旋啟式快閉止回閥、噴管式止回閥、軸流式止回閥等結構類型，其設計理念是在停泵瞬間，止回閥能夠瞬間關閉。速閉止回閥工作原理是供水系統中不產生水柱分離的情況下，在停泵較初階段，管路系統中的水由于慣性將繼續向前動，流速逐漸降低，當流量為零時即關閥，減小水流加速逆流而產生的水錘升壓，對水錘有預防和作用。但是，速閉止回閥的阻力大，電耗大，尤其公稱直徑較大的供水管路系統中，止回閥很難實現瞬間關閥，反而可能在加速逆流的作用下，導致泵站及管路系統中引起過高的水錘升壓。止回閥在逆流量增大時，閥越遲緩，水錘升壓越高。

為了減少事故停泵時水錘對系統和泵閥設備的損壞，水泵出水口安裝有止回閥。至于選擇何種止回閥，己有大量的理論研究和實踐應用。速閉止回閥或緩閉式止回閥都有選用，但兩者削弱停泵水錘的機理不同，前者主要是避免產生水錘，后者主要是降低己產生水錘的破壞力。CVKR型式止回閥，采用符合水力學的輪廓設計取得較佳的流線型水路，內部附有導流體的設計能較小的壓力損失，微阻緩閉蝶式止回閥安裝于水泵出水口處可在水流倒流前先行關閉避免產生水錘、水擊聲和破壞性沖擊以達到、防止倒流和保護設備的目的川。經過大量實際工程的使用效果驗證，式止回閥己被廣泛用于給排水、消防、暖通、工業等系統中。

(二)、止回閥的工作性能

閥門是管路中一個重要的機械裝置，通過閥門啟閉、調節，控制設備和管路中介質壓力、流量和方向。閥門分類很多，止回閥是指依靠介質本身動而自動開閉閥瓣，允許介質單向動的閥門，保護管道機械設備免受水錘破壞起重要作用。止回閥工作過程水錘瞬時沖擊壓力△H可能高于正常工作壓力的數倍，對系統的性能穩定性和工作性產生很大影響，多臺泵并聯適用的高壓管路系統，微阻緩閉止回閥的水錘問題加突出，為防止管道中的水錘隱患，止回閥的設計中采用一些新結構、新材料，止回閥工作特性，同時將水錘的沖擊力減至較小。

止回閥的工作性能對整個系統性能有直接的影響，閥瓣的啟閉過程受它所處系統瞬變動狀態的影響，同時，閥瓣的啟閉特性對介質動狀態也產生作用；分析影響因素對H76型止回閥內壓力場的瞬態變化的影響，計算獲得對應性能曲線，以此為參考依據進行結構優化。為降低介質通過閥門產生的能量損失，對導流結構進行結構優化；分析影響介質通過時產生壓降、脈動及閥瓣振動的大小影響因素，獲得閥瓣較佳開啟夾角；根據邊界條件和工況選擇扭簧，減小壓降及停泵水錘；分析止回閥口徑對水錘的影響，選擇恰當公稱直徑的止回閥可減小水擊對管路系統的損壞；止回閥靜力學分析校核，從靜態上微阻緩閉止回閥強度；動態特性模態分析，掌握止回閥的動態振動特性，找到閥體振動的薄弱環節；采用緩沖油缸使止回閥緩閉過程流速增量減小，將管道壓力升高值限制在范圍內，減弱正壓水錘，限制倒流流量和倒轉速度，減弱水錘發揮重要作用。