(一)、止回閥的現(xiàn)狀分析

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)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(xù)的供水系統(tǒng)己成為居民生活的基礎(chǔ)設(shè)施。在供水泵站系統(tǒng)中，水錘會對管道、設(shè)備產(chǎn)生的危害，常常導(dǎo)致管道漏損、水泵倒轉(zhuǎn)、電機(jī)線圈燒毀等故障。在供水管網(wǎng)中，由于種種外界原因(如閥門突然關(guān)閉、水泵突然停機(jī)等)，使得水的流速發(fā)生突然變化，從而引起壓強(qiáng)急劇升高或降低的交替變化，這種水力現(xiàn)象稱為水擊，或稱水錘。尤其在DN300及以上的管道系統(tǒng)中，水錘的破壞力巨大。式止回閥采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，閥瓣能夠感應(yīng)管道系統(tǒng)水流速度的變化，停泵時在水流倒流的瞬間關(guān)閉閥門，在供水管道系統(tǒng)中能夠預(yù)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(shí)現(xiàn)關(guān)閉的效果。

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(guān)閉，所產(chǎn)生的停泵水錘壓力很大，可達(dá)到工作壓力的2~4倍，其破壞程度嚴(yán)重。

為了減少或預(yù)錘的產(chǎn)生，我們在系統(tǒng)中設(shè)置了止回閥。根據(jù)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(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(shè)計(jì)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。緩閉止回閥的原理是將閥板分成兩個關(guān)閉階段，當(dāng)停泵時，閥板先隨水流的流速減小而關(guān)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(guān)閉。在慢關(guān)階段，水加速倒流，水壓力上升，水錘隨即產(chǎn)生，通過泄流達(dá)到泄壓的目的，減小了水錘壓力。但受每個供水管道的布設(shè)、揚(yáng)程、背壓等因素影響，每個工況都經(jīng)過人員現(xiàn)場調(diào)試，確定快關(guān)和慢關(guān)的比例，以及慢關(guān)的時間，否則緩閉止回閥無法達(dá)到設(shè)想的關(guān)閉過程叫，亦無法大部分水錘。在水泵揚(yáng)程低的長距離供水系統(tǒng)中，由于管道距離長，水流慣性大，當(dāng)水泵斷電時，閥門附近會產(chǎn)生負(fù)壓，管路中存在駝峰而發(fā)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(jié)構(gòu)類型，其設(shè)計(jì)理念是在停泵瞬間，止回閥能夠瞬間關(guān)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，在停泵較初階段，管路系統(tǒng)中的水由于慣性將繼續(xù)向前動，流速逐漸降低，當(dāng)流量為零時即關(guān)閥，減小水流加速逆流而產(chǎn)生的水錘升壓，對水錘有預(yù)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(tǒng)中，止回閥很難實(shí)現(xiàn)瞬間關(guān)閥，反而可能在加速逆流的作用下，導(dǎo)致泵站及管路系統(tǒng)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(tǒng)和泵閥設(shè)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(shí)踐應(yīng)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(jī)理不同，前者主要是避免產(chǎn)生水錘，后者主要是降低己產(chǎn)生水錘的破壞力。CVKR型式止回閥，采用符合水力學(xué)的輪廓設(shè)計(jì)取得較佳的流線型水路，內(nèi)部附有導(dǎo)流體的設(shè)計(jì)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(guān)閉避免產(chǎn)生水錘、水擊聲和破壞性沖擊以達(dá)到、防止倒流和保護(hù)設(shè)備的目的川。經(jīng)過大量實(shí)際工程的使用效果驗(yàn)證，式止回閥己被廣泛用于給排水、消防、暖通、工業(yè)等系統(tǒng)中。

(二)、止回閥的工作性能

閥門是管路中一個重要的機(jī)械裝置，通過閥門啟閉、調(diào)節(jié)，控制設(shè)備和管路中介質(zhì)壓力、流量和方向。閥門分類很多，止回閥是指依靠介質(zhì)本身動而自動開閉閥瓣，允許介質(zhì)單向動的閥門，保護(hù)管道機(jī)械設(shè)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(shù)倍，對系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性和工作性產(chǎn)生很大影響，多臺泵并聯(lián)適用的高壓管路系統(tǒng)，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(shè)計(jì)中采用一些新結(jié)構(gòu)、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(tǒng)性能有直接的影響，閥瓣的啟閉過程受它所處系統(tǒng)瞬變動狀態(tài)的影響，同時，閥瓣的啟閉特性對介質(zhì)動狀態(tài)也產(chǎn)生作用；分析影響因素對H76型止回閥內(nèi)壓力場的瞬態(tài)變化的影響，計(jì)算獲得對應(yīng)性能曲線，以此為參考依據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。為降低介質(zhì)通過閥門產(chǎn)生的能量損失，對導(dǎo)流結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化；分析影響介質(zhì)通過時產(chǎn)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(jù)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(dāng)公稱直徑的止回閥可減小水擊對管路系統(tǒng)的損壞；止回閥靜力學(xué)分析校核，從靜態(tài)上微阻緩閉止回閥強(qiáng)度；動態(tài)特性模態(tài)分析，掌握止回閥的動態(tài)振動特性，找到閥體振動的薄弱環(huán)節(jié)；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(nèi)，減弱正壓水錘，限制倒流流量和倒轉(zhuǎn)速度，減弱水錘發(fā)揮重要作用。