升降式防水擊高壓平衡止回閥

　　介紹了升降式防水擊高壓平衡止回閥的設計原理、結構特點(diǎn)、工作性能、主要技術(shù)參數及適用工況。

1、概述

　　止回閥是一種防止管路介質(zhì)發(fā)生倒流的裝置，在工業(yè)生產(chǎn)管路上保護泵等動(dòng)力設備不被回流介質(zhì)沖擊破壞。在高壓管路中，當出現介質(zhì)倒流時(shí)，高壓介質(zhì)回流壓力會(huì )使閥瓣極快速的關(guān)閉，這將對閥門(mén)及管道造成強大的水擊，從而對裝置產(chǎn)生破壞，影響安全生產(chǎn)。針對這種工況條件設計了升降式防水擊高壓平衡止回閥，該閥已獲得國家發(fā)明專(zhuān)利( 專(zhuān)利號: ZL 2010 1 0542395. X) 。

2、升降式防水擊高壓平衡止回閥的結構特點(diǎn)

　　升降式防水擊高壓平衡止回閥( 以下簡(jiǎn)稱(chēng)止回閥) 采用直流式結構，閥門(mén)主要由閥體、閥瓣、自壓密封圈、閥芯、閥蓋和調節閥等零部件組成( 圖1) 。閥門(mén)的中腔設計一個(gè)相對密閉的腔室，在閥瓣組件快速關(guān)閉時(shí)，腔室的體積迅速擴大，形成一個(gè)負壓區。由于負壓力的牽引作用使閥瓣組件緩慢關(guān)閉，有效的防止水擊對管路的破壞。但由于密閉腔室補充介質(zhì)的時(shí)間比較長(cháng)，有的情況會(huì )導致閥門(mén)關(guān)閉不及時(shí)，造成回流介質(zhì)對泵等動(dòng)力設備的破壞。根據實(shí)際分析，設計了腔室介質(zhì)補充的旁路，并在該旁路上安裝一個(gè)調節閥，調節補充介質(zhì)速度，在不發(fā)生水擊的情況下較快的關(guān)閉閥門(mén)，保護閥門(mén)及其前端動(dòng)力設備的安全。

1. 閥體 2. 閥瓣 3. 軸套 4. 活塞套 5. 自壓密封圈 6. 閥芯 7. 壓板圈 8. 四開(kāi)環(huán) 9. 閥蓋 10. 調節閥 11. 旁路管

圖1 升降式防水擊高壓平衡止回閥

　　閥門(mén)中法蘭采用壓力自緊密封結構�？紤]腔體在閥瓣組件下滑時(shí)充分的形成負壓，控制閥瓣組件按設計需要的時(shí)間關(guān)閉，防止高壓工況時(shí)的水擊現象出現，閥芯與閥瓣組件關(guān)閉位置之間的距離大于開(kāi)啟高度。

3、升降式防水擊高壓平衡止回閥的工作原理

　　閥門(mén)公稱(chēng)壓力16 ～68MPa( 900 ～4 500 磅級) ，公稱(chēng)通徑DN50 ～600 ( NPS2 ～24) ，使用溫度- 29～590℃，適用工況水、油品和蒸汽等。閥門(mén)在工業(yè)管路上運行時(shí)，高壓流體介質(zhì)推動(dòng)閥瓣及其組合件上升到閥芯位置，閥瓣組合件及閥芯之間的空腔介質(zhì)通過(guò)旁路管流向出口端。閥瓣上升后，閥門(mén)通道完全打開(kāi)，形成流暢的通道。當動(dòng)力設備停止時(shí)，管路內介質(zhì)流速急劇變化，影響管路的壓力變化。壓力變化以聲波的速度沿管路傳播，形成水擊。水擊壓力△P 為

△P = ρa△V

　　式中△P———水擊產(chǎn)生的壓力；ρ———流體密度；△V———流體的速度變化；a———壓力變化沿管路傳播速度( 聲速)

　　從水擊壓力形成分析，降低介質(zhì)單位時(shí)間內的速度變化可以減少水擊壓力的影響，即適當的延緩閥瓣關(guān)閉速度。所以閥門(mén)設計了閥瓣組件與閥芯之間的空腔。當閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，腔中負壓吸住閥瓣組件緩慢下滑。

　　閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間小于水擊半周期時(shí)，水擊為直接水擊，載荷很大，破壞力強。閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間大于水擊半周期時(shí)，水擊為間接水擊，破壞力小。水擊周期T為

T = 4L /a

　　式中T———水擊周期；L———壓力變化管路長(cháng)度；

　　閥門(mén)使用在工業(yè)管路上時(shí)，可根據壓變管路長(cháng)度和工況介質(zhì)聲速得出水擊周期，然后通過(guò)旁路調節閥的開(kāi)度調節止回閥的關(guān)閉時(shí)間大于水擊半周期，解決了各種復雜工況的水擊問(wèn)題，延長(cháng)了閥門(mén)的使用壽命和保證管路的使用安全。

4、結語(yǔ)

　　升降式防水擊高壓平衡止回閥具有高壓管路使用安全，壽命長(cháng)，流阻小，滿(mǎn)足苛刻的高溫高壓工況等特點(diǎn)，主要適用于石油、石化及火電站等高壓工業(yè)管路上。