蝶(dié)式止回閥常用于(yú)給排水系統,根據有無動力,一般分為無動力蝶閥和有動力(lì)蝶閥(fá)。前者的開閉主要由供排水泵的運行、停泵的瞬時流體動能和蝶闆及(jí)相關(guān)部件的關閉重力矩來(lái)完成,後者的開閉主要由動力驅動來完成。比較(jiào)這兩(liǎng)種蝶式止回(huí)閥,無動(dòng)力蝶式止(zhǐ)回閥因其成本高、驅動裝置本身故障造(zào)成事故而在生産實踐中得(dé)到(dào)廣泛應用。但是,如果無動(dòng)力蝶閥軸系的旋轉部件設計不合理,在使用過程中會出現閥軸卡死、旋轉故障等故障,可能會導緻以下後果:
(1)事故停泵時,蝶形止回閥失去“逆止”功(gōng)能,大量介質回(huí)流,造成泵反轉。當泵的(de)反向速度大于***大允許反向速度時(shí),泵葉輪和電機轉子承受(shòu)的離心力将超過允許的機械強度而被破壞,危及(jí)泵站的安全(quán)。
(2)任何類型的蝶閥都必須具(jù)有水錘關閉功能。對于無動力(lì)蝶式止回(huí)閥(fá),常見的問題是當泵停止時,由于初始的閥門關(guān)閉扭(niǔ)矩(jǔ)小于閥軸的靜摩擦扭矩,蝶闆不(bú)會立即響應閥門關閉,直到大量介質回(huí)流,蝶闆才會開始作用在閥門上,作用在(zài)蝶闆閥軸上的閥門關閉(bì)扭矩大(dà)到足以克服閥軸的靜摩擦(cā)扭矩。此時停泵(bèng)的瞬态工作區往往進入水輪機工作區,會改變原來設定的閥門關(guān)閉特性,從而無法滿足,特别(bié)是在上述情況下,如果閥門關閉緩沖機構失效,蝶闆會迅速關閉,切斷水流,流體運動會突然受阻,其巨大(dà)的動能會瞬間轉化為勢能,必然産生水錘助推。直接水錘增壓可(kě)通過以下公式計算:
P=;V(1)
水(shuǐ)錘前——液體密度類型(xíng)
——水錘傳播(bō)速度
E——液體體(tǐ)積彈性模量
Eg——管道材料(liào)的彈性模量
D——管道(dào)内徑(jìng)
——管壁厚度
C1——與(yǔ)管道支撐(chēng)形式相關的支撐系數(shù)
V——流體流速變化值
對于(yú)一般的輸水管道,D/約為100,E/Eg約為0.01,約為(wéi)1000 m/s,假設V是由于蝶閥突(tū)然關閉切斷水(shuǐ)流而引起的,管道内的流體速度為2 ~3m/s,那麼V為2 ~ 3m/s,這種做法(fǎ)引起的水錘壓(yā)力(lì)上升接近2~3MPa,将遠遠大于輸水管道的(de)抗壓強度,往往會導緻“爆管”和破壞性水錘事故的發生。
可(kě)以看出,對于(yú)無動力蝶(dié)閥,需要增加閥門關(guān)閉的啟動扭矩。因此(cǐ),國内外許多無動力(lì)蝶閥都裝有閥門關(guān)閉啟動(dòng)扭矩加(jiā)載裝置,以改善閥(fá)門關閉特性。但現(xiàn)有的加載裝(zhuāng)置大多使(shǐ)用(yòng)外部(bù)能量(liàng)(電、液(yè)壓、氣壓),結構複雜。此外,加載裝置的可靠性受到(dào)一(yī)些外部因素的(de)制約。一旦外界能量(liàng)中斷,加(jiā)載裝置就不能發揮預期的作用。
因此,有必要開發一種不依賴外(wài)部能源的閥(fá)門關閉啟動扭矩自動瞬時加載裝(zhuāng)置。