流体输送系统蝶型缓闭止回阀结构与应用

流体输送系统碟型缓闭止回阀结构与应用

韩同祝

（浙江班尼戈流体控制有限公司浙江嘉兴 314305）

【摘要】分析了碟型缓闭止回阀结构特点、工作原理，碟型缓闭止回阀的安装使用情况

【关键词】碟型止回阀；液控缓闭

1 概述

众所周知，在有压力管道中，由于某种原因（如水泵机组突然停泵、阀门突然关闭等）使水的流速突然发生变化，从而引起压强急剧升高和降低的交替变化，这种水力现象称为水击。压力冲击将使管壁受力而产生噪声，犹如锤子敲击管道一样，故亦称为水锤。

在供水管网系统的水泵出口,为了有效抑制和消除管线内介质形成的水锤对管线设备形成破坏,一般都要安装止回阀(尤其是蝶型缓闭止回阀)用以保护水泵及管网的安全。

蝶型缓闭止回阀是一种独特的水力控制阀,兼有止回阀、截断阀、水锤吸纳器的功能,可起到”一阀”代”三阀”的作用。安装在具有变速止回和截断需求的管路上,尤其在水泵出口。其工作机理为靠介质压力推动蝶板开启,非正常停泵时,靠蝶板自重和介质倒流压力推动蝶板,

先快速关闭至80%左右,然后利用油缸阻尼作用,使其慢速关闭剩余的20%左右,防止破坏性停泵水锤发生。

2 结构特性

简单地说，蝶型缓闭止回阀是一种通过控制关阀时间对水锤实现缓冲，能防止流体管道和设施免遭水锤破坏的保护装置。

管道工程上常见的蝶型缓闭止回阀，公称尺寸DN300～DN2000，DN1000以上公称压力不大于PN10，DN1000及以下公称压力不大于PN16，介质为水或物理化学性质类似于水的其它液体。止回阀主要由阀体、蝶板、阻尼油缸等主要部件组成，阀座斜置，蝶板采用双偏心设计（经用户同意，止回阀亦可采用阀座垂直止回阀通径轴线的结构）。基本结构型式有重锤式蝶型缓闭止回阀(如图1所示) 、蓄能器式蝶型缓闭止回阀(如图2所示) 和无附加源式蝶型缓闭止回阀(如图3所示)。

1.阀体

2.蝶板

3.转轴

4.油缸支架

5. 摇臂

6. 重锤组件

7. 阻尼油缸

图1 重锤式蝶型缓闭止回阀

1.阀体

2.蝶板

3.转轴

4.蓄能器组件

5. 油缸支架

6. 摇臂

7. 阻尼油缸

图2 蓄能器式蝶型缓闭止回阀

1.阀体

2.蝶板

3.转轴

4.弹簧组件

5. 油缸支架

6. 摇臂

7. 阻尼油缸

图3 无附加源式蝶型缓闭止回阀

3 工作原理

一般蝶型缓闭止回阀是依靠液压驱动开启，靠重锤势能或其他蓄能方法关闭。由于该阀的关闭是靠所蓄的能量，所以解决了失电下关闭动力的问题。因其关闭速度可调，而且可分阶段，故可较有效地消除水击和防止水泵倒转。

蝶型缓闭止回阀采用分段关闭程序消除水击和水泵倒转的机理是根据停泵的水力过渡过程理论。其理论如下：在不设置止回阀的压力供水管道中，当突然停泵时，其水击过程可分为三个阶段。

（１）水泵工况

停电后，水泵由于惯性转动，管中水流继续正向流动,但其速度逐步减小，直至水流速度变为零。这一阶段也可称为”正流正转”。

（2）制动工况

瞬态静止的水，由于受静水头的作用开始倒流，回冲水流对仍在正转的水泵叶轮起制动作用。于是转速继续降低，直至转速为零。这一阶段也可称为”逆流正转”。

（3）水轮机工况

随着倒泄水流的加大，水泵开始反转并逐渐加速，最后在稳定的出水池静水头作用下。机组以恒定的转速和流量稳定运行。这一阶段也可称为”逆流反转”。

通过分析可以看出，停泵后水流的正向流动到呢向流动，在理论上有一个零流量点，即时水流静止。在此时若把阀门迅速关闭，水流的惯性冲击最小，即水击最小。但是工程实际上由于多种因素的存在，不可能将这一时间确定得很准，另外关阀亦需要一定的时间。故将阀门关闭参数设定为关闭角度大（从全开90度到30度）时间短，即快关阶段（第一阶段）截断大量水流，此阶段解决了水击问题。当介质开始大量倒流，此时若再快关阀门必然产生水击,所以第二阶段延长阀门的关闭时间，减少逆流介质的惯性冲击，此时虽然关闭时间较长，但由于蝶板开度已很小（30度），逆流介质受到的阀门阻力很大，故逆流量较小，所以不至于使水泵超速反转，此阶段解决了水泵超速反转问题。

由于供水系统的边界条件不同，上述两个阶段的时间各异。正确的分析和确定两个阶段关闭程序是消除水击和防止逆转的关键。水击的分析及关闭参数的计算在工程实际中已有专门的计算机软件程序解决。

4 产品要求

总体而言，对于蝶型缓闭止回阀产品，必须运行平稳、密封可靠、耐冲刷、耐磨损、缓冲性能好。

(1)止回阀启闭应灵活，不得有卡阻现象。并且有正确显示蝶板开度位置的指示机构及输出信号。

(2)阀门启闭在全开和全关位置时应无撞击，快、慢关闭阶段切换时应平稳、无冲击。

(3)蝶型缓闭止回阀应配有中锤机构或蓄能器等附加动力源（除非客户同意，可不带附加动力源），确保可靠关闭阀门。采用重锤机构作为关闭阀门动力源的,必须确保在启闭阀门过程中和阀门全开工作状态下，重锤不得脱落；采用蓄能器作为启闭阀门动力源的，蓄能器在不重新蓄能条件下，应能驱动阀门由开启状态到关闭状态，再重新回到开启状态，至少完成一次可靠的循环动作。

(4)蝶型缓闭止回阀根据需要可设有锁定装置。

(5)油压缸活塞应动作灵活,无外泄露，不得有爬行等异常现象。

5 安装使用

一、安装

蝶型缓闭止回阀通常应用于市政给排水、石油化工、冶金电力、环保等行业泵站系统，尤其是适应在大口径泵站管路系统上。通常安装在水泵出口端。通过控制关阀时间对水锤实现缓冲，能防止流体管道和设施免遭水锤破坏。

(1)安装前应对管道进行清洗，对阀门全面检查，确保无损之后再装入管路,装入时注意箭头方向与介质运行方向一致。