淺析設置蝶式止回閥起動加載裝置的必要性

蝶式止回閥常應用于給排水系統中，一般按有無動力分為無動力蝶式止回閥和有動力蝶式止回閥。前者的啟閉主要是由給排水泵的運行及停泵瞬間流體動能以及蝶板與相關部件的關閉重力矩來完成的，而后者的啟閉，其部分功能主要是由動力驅動來完成的。比較這兩種蝶式止回閥，由于有動力蝶式止回閥的造價高，并且往往因為驅動裝置本身的故障而引發事故，因此無動力蝶式止回閥被廣泛應用于生產實踐中。但是，假若無動力蝶式止回閥軸系轉動部件設計不合理，在使用過程中就會發生閥軸卡滯、轉動失效等故障，可能導致下列后果：

(1) 事故停泵時，蝶式止回閥失去“止回”功能，大量介質倒流，引起水泵倒轉。當水泵倒轉轉速大于最大允許倒轉轉速時，將會使水泵葉輪及電機轉子所承受的離心力超過允許的機械強度而遭破壞，危及泵站安全。

(2)任何類型的蝶式止回閥都必須具備防水錘關閥功能。對于無動力蝶式止回閥，普遍存在的問題是：當停泵時，蝶板常常由于初始關閥轉矩小于閥軸的靜摩擦轉矩而不會立即作出關閥響應 , 直至介質大量倒流，作用在蝶板閥軸上的關閥轉矩大到足以克服閥軸的靜摩擦轉矩時，蝶板才開始有關閥的動作，這時，停泵暫態工作區域往往進入水輪機工作區，這樣必將改變原設定的關閥特性，從而不能滿足防水錘要求。尤其是在上述情況下，如果恰好關閥緩沖機構失靈，蝶板將快速關下，截斷水流，流體運動突然受阻，其巨大的動能瞬時全部變成勢能，必將產生水錘升壓。直接水錘升壓可由下式計算：

ΔP = ±ραΔV (1)

式中ρ —— 發生水錘前的液體密度

Α ——水錘傳播的速度

E ——液體體積彈性模數

Eg ——管道材料彈性模數

D ——管道內徑

Δ ——管道 壁厚

C1 ——與管道支撐形式相關的支撐系數

ΔV ——流體流速變化值

對于一般輸水管道 , D/δ約為100，E/ Eg約為0.01，α值約為1000m/s。假定ΔV是由蝶式止回閥突然關閉截斷水流引起的，管道內流體流速為2 ~3m/s，則ΔV為2~3m/s。這樣引起的水錘升壓接近于2~3MPa，將遠遠大于輸水管道的耐壓強度，這就往往發生“爆管”，發生破壞性水錘事故。

由此可見，對于無動力蝶式止回閥來說，增加關閥起動轉矩是必要的。所以，國內外不少無動力蝶式止回閥設置了關閥起動轉矩加載裝置，以便改善關閥特性。不過，現有加載裝置大多采 用外能源(電、液壓、氣壓) ，結構比較復雜，而且加載裝置的可靠性受到一些外部因素的制約，一旦外部能源中斷，加載裝置就不能起到預期的作用。

因此，有必要研制無需依賴外能源的關閥起動轉矩自動瞬間加載裝置。