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摘要：供水采站系統(tǒng)中水錘會對含道、設備產(chǎn)生極大的危害，常常導致破官、水錄倒轉(zhuǎn)、電機線圈燒毀等事故。介紹一種導流式速閉止回網(wǎng)構(gòu)造、防水錘工作原理,以及導流式速閉止回網(wǎng)與其他類型止回網(wǎng)的防水錘效果比較。
關鍵詞：導流式速閉止回國;速閉;緩閉;水錘;零流水頭;損失
1.引言
一切生命活動起源于水，哪里有水,哪里就有生命。隨著我國進人中國特色社會主義新時代，人民對日益增長的美好生活需要對自來水的需求量越來越大,持續(xù)可靠的給排水系統(tǒng)已成為人們生活不可或缺的基礎設施。在供水泵站系統(tǒng)中,水錘會對管道、設備產(chǎn)生極大的危害，常常導致破管、水泵倒轉(zhuǎn)、電機線圈燒毀等故障。在供水管網(wǎng)中，由于某種外界原因！如閥門突然關閉、水泵突然停機等）使得水的流速發(fā)生突然變化，從而引起壓強急劇升高或隆低的交替變化，這種水力現(xiàn)象稱為水擊或稱水錘。尤其在公稱尺才 DN300及以上的管道系統(tǒng)中，水錘的破壞是非常巨大的，導流式速閉止回閥采用特殊的結(jié)構(gòu)設計，閥瓣能夠感應管道系統(tǒng)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(tǒng)中能夠有效預防水錘的發(fā)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(xiàn)防水錘靜音關閉的效果。
2.現(xiàn)狀分析
在泵站或長輸管道供水系統(tǒng)中,突然停電,水倒流時，止回閥很快關閉，所產(chǎn)生的停泵水錘壓力升高很大,可達到工作壓力的 2～4 倍,其破壞程度很嚴重，為了減少或預防水錘的產(chǎn)生，我們在系統(tǒng)中設置了止回閥。桹據(jù)防水錘的原理不同,可分為緩閉止回閥和速閉止回閥。
緩閉止回閥有很多結(jié)構(gòu)類型，如雙腔水力控制結(jié)構(gòu)、底部油壓緩沖結(jié)構(gòu)、軸端分段式油缸緩沖結(jié)構(gòu)等。為了減少流阻系數(shù)，通常設計成微阻緩閉型或液控緩閉型，結(jié)構(gòu)通常為旋啟型或碟式閉止回閥的原理是將閥板分成兩個關閉階段，當停泵時，悶板先隨水流的流速減小而快速關閉 80%以上，其余過流面積在倒流水壓的作用閥板克服活塞缸阻力,緩慢關閉。在慢關階段,水加速倒流，水壓迅速上升，水錘隨即,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局揚程、背壓等因素影響，每個工況都必領經(jīng)過專業(yè)人員現(xiàn)場調(diào)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,亦無法消除大部分水錘。在水泵揚程低的長距離供水系統(tǒng)中,由于管道距離很長,水流慣性很大,當水泵斷電時，閥門附近會產(chǎn)生負壓,管路中存在駝峰而發(fā)生彌合水錘。緩閉止回閥的作用十分有限。
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(jié)構(gòu)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(tǒng)中不產(chǎn)生水柱分離的情況下在停泵最初階段，管路系統(tǒng)中的水由于饋性將向前流動，流速逐漸降低，當流量為零時即快速關閥，減小水流加速逆流而產(chǎn)生的水錘升壓對水錘有 預防和抑制作用。但是，速閉止回閥的阻力大,電耗大,尤其公稱尺才較大的供水管路系統(tǒng)中，止回閥很難實現(xiàn)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(tǒng)中引起過高的水錘升壓止回閔在道流量增大時，閥越遲緩，水錘升壓越高為了減少事故停泵時水錘對系統(tǒng)和泉閥設備的損壞,水泵出水口必須安裝止回伐曲于選擇何種止回啊，己有大量的理論研究和實踐應用速閉止回線或緩閉式止回閥都有選用兩者|削弱停泵水錘的；機理不同，前者主要是避免產(chǎn)生水錘可者主要是降低已產(chǎn)生水錘的破壞力CVKR型導流式速閉止回閥米合水力學的輪廓設計取得較佳的流線型水路，內(nèi)部附有導流體的設計能保證最小的壓力損失，導流式速閉止回閥安裝于水泵出水口處可在水流倒流前先行快速關閉避免產(chǎn)生水錘水擊聲；和破壞性沖擊以達到靜叫止倒流和保護設備的目的經(jīng)過國內(nèi)外一些制造商和設計院推薦，以及國內(nèi)外大量實際工程的使用效果驗證，導流式速閉止回閥己被廣泛用于給排水、消防暖通、工業(yè)等系統(tǒng)中。
導流式速閉止回閥結(jié)構(gòu)及原理
導流式速閉止回閥防水錘原理區(qū)別于緩閉止回閥，是一種導流式速閉止回閥，亦稱噴管式止回線(NozzleCheck Valve)。導流式速閉止回閥防水錘原理是采用快速關閉的理念設計，依靠閥瓣快速的關閉，在停泵瞬間，系統(tǒng)介質(zhì)還沒有產(chǎn)生倒流加速度之前，網(wǎng)門已經(jīng)關閉，從而使系統(tǒng)沒有產(chǎn)生破壞性水錘的加速度。
導流式速閉止回閑主要由肉體、網(wǎng)座、導流擴散體、國瓣及簧片彈簧組件等主要零部件組成，主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。
導流式速閉止回閔的原始設計源于德國，由上海冠龍網(wǎng)門機械有限公 司引1進到國內(nèi),經(jīng)過對產(chǎn)品吸收改進和多年的工程實踐,已證明其具有良好的預防水錘功能;而且流線型設計,降低了閥門流阻，節(jié)約能源;同時，該閥門具有免維護特征，節(jié)約了容戶使用成本。其結(jié)構(gòu)具有閥瓣輕、關閉行程短、彈簧加速關閉等特點。下面具體介紹其設計特點。
1)無軸浮動閥瓣設計
無軸承浮動網(wǎng)瓣設計，環(huán)形網(wǎng)瓣用彈簧和簧片組件在環(huán)形閔瓣周向均勻支撐,簧片實現(xiàn)精確導向，使閥瓣移動無摩擦，處于浮動狀態(tài)，動作靈敏,并更有利于達到快速關閉的目的，消除了由此引起的內(nèi)件磨損及水頭損失。
2)環(huán)形閥瓣重量輕
閥瓣的環(huán)形結(jié)構(gòu)大大減輕網(wǎng)瓣重量，水流可從網(wǎng)瓣內(nèi)、外側(cè)同時通過。設計時主要考慮的是力求閥瓣質(zhì)量輕、慣性低行程短，且有加速關閉的復位彈簧及后：流體般閥的設計關閉時間為 0.15秒以內(nèi)。相對于傳統(tǒng)的止回閥，如旋啟式•升降式等由于結(jié)構(gòu)上的原因均達不到快速關閉的能力。
3)導流式設計
擴散體導流式設計使流經(jīng)閥門的水流經(jīng)過擴散導流體,使水流幾乎無紊流,使閥門水頭損失極低，節(jié)約能源．導流式速閑止回閥全開后流域如圖2所示
免維護設計
閥門內(nèi)部活動零部件少，閥門全開后閥瓣完美貼合在擴賽導流體上，水流不會沖擊其他活動零部件。閥瓣和閥座采用金屬對金屬密封，密封面耐沖蝕，一旦安裝完成，正常使用，可實現(xiàn)閥門終身免維護。
安裝在水泵出口的導流式速閉止回閥，采用擴散體導流式可以實現(xiàn)低流阻，節(jié)約使用成本。公稱尺寸DN800導流式速閉止回閥實測水頭損失如圖3所示，從圖中可以看出，在供水系統(tǒng)2.5m/s的經(jīng)濟流速下，導流式速閉止回閥的水頭損失不超過15cm水柱。需要解釋的是導流式速閉止回閥全開一般需要1.0～1.5m/s的流速，閥瓣才能全開，形成導流效果，所以水頭損失曲線在低流速下有拐點。
4）導流式速閉止回閥防水錘原理
正常情況下，我們停泵的順序是先關閉止回閥后端的關斷閥，先使系統(tǒng)流速降下來,接近于零流量，止回閥在沒有水力沖擊的情況下，復位關閉，再停電關閉水泵，此時水幾乎不會產(chǎn)生倒流，也不會產(chǎn)生水錘，在事故停泵情況下，止回閥后端的關斷閥米不及關閉，事故停泵瞬間水有一個從正流→減速正流→零流-一逆流→加速逆流的變化過程、也就是說,水從正流到逆流之間有一個零點流速，在此臨界瞬間，若能使止回閥閥瓣恰好在此時瞬間關閉，流體不產(chǎn)生倒流，則流體和系統(tǒng)對閥門所產(chǎn)生的慣力最小，水擊壓力升值也為最小，這是止回我的最佳關閉模式，關閉特性最為理想，導流式速閉止回閥的閥瓣采用浮動設計，簧片導向，
彈簧感應水流速度變化以實現(xiàn)在接近零流時止回網(wǎng)瞬間關閉，防止了水的倒流而產(chǎn)生的水錘破壞;同時，憫瓣采用環(huán)型，質(zhì)量可以減輕;導流式設計。使得閥門啟閉行程很短，網(wǎng)瓣沖擊網(wǎng)座時的速廢小。閥瓣對閥門的沖擊力F是閥瓣質(zhì)量m與網(wǎng)瓣按觸閥座時的速度。的乘積,m 與&均小,故F也小。即使瞬間關閉閥門，不會破壞閥門自身結(jié)構(gòu)。
但由手工程實際情況錯綜復雜及網(wǎng)門的結(jié)構(gòu)上的因素，想真正做到零流關閉并不容易。對止回閥的設計而言,結(jié)構(gòu)上如考慮增加關閉速度的若千措施，則有利于使網(wǎng)門在按近于零流速點或道流剛形成時關閉，以力求達到無水擊或減輕水擊的目的。
為了驗證導流式速閉止回閥的預防水錘的效果，我們模擬現(xiàn)場工況，設計檢測系統(tǒng)，,對旋啟式垂直板、斜盤式橡膠瓣、對開式雙瓣止回導流式速閉止回閥及多功能控制閥等常見的止回閥測試模擔敬障停泵工況，使水泵瞬間關閉，比較各種止回閥的減少水錘效果，如圖4所示。
實驗效果顯示導流式速閉止回網(wǎng)的水擊壓力升值遠小于其他結(jié)構(gòu)形式的止回網(wǎng)，多功能控制網(wǎng)地具有較好的防水錘作用，但水頭損失比導流式速閉止回網(wǎng)大很多。
5. 案例及結(jié)論
隨著導流式速閉止回網(wǎng)在國內(nèi)外大量實際工況的使用，并獲得良好的評價，趣來越多的給排水設計工程師逐漸認可該種止回閥的設計理念。導沆式速閉止回網(wǎng)已廣泛應用在國內(nèi)各大水廠加壓泵站及國內(nèi)重點工程中，如中央電視臺泵房冷卻水系統(tǒng)改造工程中海汰原來使用的升降式止回網(wǎng)，采用 DN500 口徑的導流式速閉止回閥。
當然，導流式速閉止回閥也有不足之處，如抗垃圾堵塞能力不強，在原水系統(tǒng)中前端需要過濾雜物。由于閥門有擴散倒流體設計，閥門結(jié)構(gòu)長度較長,加工精度高，故制造成本較高。
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