一、前言

　　隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高。城市集中供熱系統(tǒng)已逐漸取代 了家戶式的分散取暖爐，目前北京、沈陽等城市已經(jīng)或正在建設(shè)大型的集中供熱系統(tǒng)，今 后的集中供熱系統(tǒng)將向著大型化、復(fù)雜化的方向發(fā)展。這種大型化的集中供熱系統(tǒng)供熱規(guī) 模大，水錘事故一旦發(fā)生破壞力強(qiáng)，后果嚴(yán)重，因此就要采取積極的預(yù)防措施，盡量減少 和防止水錘現(xiàn)象的發(fā)生。

　　止回閥是供熱系統(tǒng)管路中一個(gè)十分重要的部件，止回閥的安裝位置、結(jié)構(gòu)參數(shù)和關(guān)閉 曲線對供熱系統(tǒng)的可靠性有很大影響。如果止回閥使用得當(dāng);能夠起到冰錘防護(hù) 的作用;但是如果使用不當(dāng)，不僅不能對供熱設(shè)備起到保護(hù)作用，而且會(huì)在供熱系統(tǒng)管線 中引起很大的水燙，非常危險(xiǎn)。因此對止回閥在供熱系統(tǒng)中的防水錘作用進(jìn)行研究具有很重要的實(shí)際 意義和學(xué)術(shù)意義。

　　從流體瞬變運(yùn)動(dòng)的角度看;對于止回閥的要求下只在動(dòng)力中斷時(shí)能夠開啟或關(guān)閉，而 且應(yīng)根據(jù)供熱管路中的流動(dòng)狀況對啟閉速度有一定的要求。不適當(dāng)?shù)膯㈤]速度將引起系統(tǒng) 管路中的壓力突然升高或下降，當(dāng)壓力值上升到足夠大時(shí)就會(huì)引起管子的破裂。為了避免危險(xiǎn)，一定要合理選擇止回閥的結(jié)構(gòu)形式和關(guān)閉曲線，使其起到防水錘的作用。本文研 究了止回閥在供熱系統(tǒng)中的防水錘作用，建立了止回閥啟閉時(shí)的邊界條件，分析了普通止 回閥的缺陷和防水錘止回閥的特性，研究了優(yōu)化關(guān)閉特性消除水錘和防止水泵倒轉(zhuǎn)的機(jī) 理，得出有實(shí)際意義的結(jié)論，對于在供熱系統(tǒng)中正確選擇和使用止回閥具有指導(dǎo)意義。

　　二、止回閥及其應(yīng)用

　　止回閥是用來防止管道或設(shè)備中介質(zhì)倒流的一種閥廠。它利用流體的動(dòng)能而開啟。在供熱系統(tǒng)中，止回閥常安裝在泵的出口、以及其它不允許流體反向流動(dòng)的地方。選擇合適 的止回閥型式對進(jìn)行水錘防護(hù)有很大的影響，例如泵站中大量的水錘事故是與泵出口裝設(shè) 的止回問有關(guān)的。事故停泵后水流通過京開始倒流，在倒泄水流的作用下，止回閥迅速關(guān) 閉，如果止回閥由于故障或支座摩阻及其慣性的影響，止回閥有可能滯后于開始倒流的時(shí)間，即在倒流量增至一定值時(shí)瞬間迅速關(guān)閉，則能在止回閥處產(chǎn)生非 常大的壓力。止回閥閥瓣在流速為零時(shí)關(guān)閉完畢是很好的狀態(tài)，要在流速為零時(shí)完成 閥瓣關(guān)閉是不太可能的。一般認(rèn)為，只要在零流量附近關(guān)閉完畢就是正常的。

　　在熱水供熱系統(tǒng)中，為了減小事故停泵水錘，可以在循環(huán)水泵的壓水管和吸水管之間 設(shè)置一帶止回閥的泄壓旁通管。在循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)，由于水泵出水側(cè)水壓高于吸水側(cè)的水 壓，止回閥呈關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)突然停泵的瞬間，泵出水側(cè)壓力急劇降低，而吸水側(cè)壓力則大 幅度增高，在此壓差作用下，循環(huán)水泵吸水側(cè)管路中的水即推開止回閥至泵出水側(cè)的管網(wǎng) 系統(tǒng)，從而降低了吸水側(cè)管網(wǎng)中壓力增高的幅度;減少和防止了水錘的危害。裝置在泄壓 旁通管上的止回閥應(yīng)選用阻力較小、開啟靈活的產(chǎn)品。泄壓旁通管的管徑越大對減小水錘 越有力，可以根據(jù)規(guī)定的壓力界限，通過瞬變計(jì)算，確定經(jīng)濟(jì)的管徑。

　　某供熱系統(tǒng)循環(huán)水泵的壓水管和吸水管之間沒有旁通管、循環(huán)水泵斷電 時(shí)，水泵出口壓力隨時(shí)間變化的計(jì)算曲線，和該系統(tǒng)增設(shè)帶止回間的泄壓旁通 管后水泵出口壓力變化的計(jì)算曲線。從圖中看出增加帶止回閥的旁通設(shè)計(jì)顯然 對控止水錘壓力是有效的;管路中壓力振蕩很快衰減達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。莊頭波動(dòng)的振幅 也比沒有旁路設(shè)計(jì)時(shí)小很多。

　　三、止回閥啟閉時(shí)的邊界條件

　　如果水力坡度的基準(zhǔn)線與閥門的軸線一致;則在定常流情況F，通過止回閥孔口的壓 頭降△H0與Q0如下有關(guān)系：

　　這就是止回閥啟閉時(shí)的邊界條件，式中的無量綱開度又稱閥門關(guān)閉曲線。對定常流， τ=1止回閥關(guān)閉時(shí)流量為零，τ=0。

　　上回閥啟閉時(shí)的邊界條件方程與供熱系統(tǒng)中的其它邊界條件方程、一維不定常流動(dòng)的 運(yùn)動(dòng)方程和連續(xù)方程聯(lián)解，就可以求出當(dāng)止回閥無量綱開度變化時(shí)，供熱系統(tǒng)各計(jì)算截面 壓力的變化情況。計(jì)算的目的是要尋求止回閥關(guān)閉過程，以便確定合理的止國閥結(jié) 構(gòu)參數(shù)(如閥辯直徑、配重等)。

　　四、普通止回閥和防水錘止回閥

　　選擇合適的止回閥型式，對供熱系統(tǒng)的水錘防護(hù)有很大的影響，特別是安裝在泵出口 處的止回閥尤其要注意選擇合適的型式。事故停泵時(shí)，希望它能自動(dòng)迅速關(guān)閉，阻止水倒 流沖擊水泵而發(fā)生飛逸反轉(zhuǎn)，但是如果關(guān)閉不當(dāng)，就會(huì)造成嚴(yán)重的管網(wǎng)水錘，對安 全供熱 構(gòu)成威脅，嚴(yán)重的水錘會(huì)對供熱系統(tǒng)造成癱瘓性的破壞，對生產(chǎn)及生活造成影響和損失。

　　1.普通止回閥的缺陷

　　目前供熱系統(tǒng)中常用的止回閥在這里稱為普通止回閥，主要由閥體、閥瓣和閥蓋構(gòu) 成，它有如下的缺點(diǎn)：

　　(1)事故停泵時(shí)閥門迅速關(guān)閉，造成閥后的空穴，空穴在正負(fù)水錘波的作用下，反復(fù) 產(chǎn)生和自滅，造成閥門的空蝕破壞，使其壽命縮短。

　　(2)當(dāng)閥辯動(dòng)作不靈活時(shí)，關(guān)閉緩慢，水倒流，沖擊葉輪產(chǎn)生飛逸反轉(zhuǎn)而破壞泵設(shè)備。

　　(3)正常運(yùn)行時(shí)，閥瓣飄在水中，不停地?cái)[動(dòng)和振動(dòng)，因而流阻大、摩擦大、耗能高、 壽命短。

　　2.防水錘止回閥的特點(diǎn)

　　熱水供熱系統(tǒng)發(fā)生水錘集中供熱發(fā)展進(jìn)程中出現(xiàn)的實(shí)際問題，止回閥型式對供熱系統(tǒng)水錘壓力的影響越來越引起國內(nèi)外供熱界的重視。

　　在熱水供熱系統(tǒng)中應(yīng)盡可能地選用防水錘止回閥。防水錘止回閥克服了普通止回閥的 缺點(diǎn)，具有如下特點(diǎn)：

　　(1)啟泵后閥門能及時(shí)迅速打開。

　　(2)正常運(yùn)行時(shí)，要求閥瓣有盡可能大的開啟角，并能穩(wěn)定在全開位置。

　　(3)停泵時(shí)閥門有優(yōu)化的關(guān)閉特性，在突然停泵時(shí)即能阻止水倒流保護(hù)水泵不致發(fā)生 飛逸反轉(zhuǎn)，達(dá)到保護(hù)水泵的目的，又能使其在關(guān)閉的后面的階段實(shí)現(xiàn)緩閉，減少突然關(guān)閉造 成管路中的水錘，達(dá)到保護(hù)管路的目的。

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