止回阀在供热系统中的防水锤作用


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止回阀在供热系统中的防水锤作用

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止回阀在供热系统中的防水锤作用

作者：李锐蔡启… 文章来源：不详点击数：更新时间：2006-11-12

文章摘要： 无标题文档一、前言　　随着我国国民经济的发展和人民生活水平的不断提高。城市集中供热系统已逐渐取代了家户式的分散取暖炉，目前北京、沈阳等城市已经或正在建设大型的集中供热系统，今后的集中供热系统将向着大型化、复杂化的方向发展。这种大型化的集中供热系统供热规模大，水锤事故一旦发生破坏力强，后果严重，因此必须采取积极的预防措施，尽量减少和防止水锤现象的发生。　　止回阀是供热系统管路中一个十分重要的部件，止回阀的安装位置、结构参数和关闭曲线对供热系统的安全性和叮靠性有很大影响。如果止回阀使用得当；能够起到......

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一、前言

　　随着我国国民经济的发展和人民生活水平的不断提高。城市集中供热系统已逐渐取代了家户式的分散取暖炉，目前北京、沈阳等城市已经或正在建设大型的集中供热系统，今后的集中供热系统将向着大型化、复杂化的方向发展。这种大型化的集中供热系统供热规模大，水锤事故一旦发生破坏力强，后果严重，因此必须采取积极的预防措施，尽量减少和防止水锤现象的发生。
　　止回阀是供热系统管路中一个十分重要的部件，止回阀的安装位置、结构参数和关闭曲线对供热系统的安全性和叮靠性有很大影响。如果止回阀使用得当；能够起到冰锤防护的作用；但是如果使用不当，不仅不能对供热设备起到保护作用，而且会在供热系统管线中引起很大的水烫。因此对止回阀在供热系统中的防水锤作用进行研究具有很重要的实际意义和学术意义。
　　从流体瞬变运动的角度看；对于止回阀的要求下只在动力中断时能够开启或关闭，而且应根据供热管路中的流动状况对启闭速度有一定的要求。不适当的启闭速度将引起系统管路中的压力突然升高或下降，当压力的上升值足够大时就会引起管子的破裂。为厂保证系统安全，必须合理选择止回阀的结构形式和关闭曲线，使其起到防水锤的作用。本文研究了止回阀在供热系统中的防水锤作用，建立了止回阀启闭时的边界条件，分析了普通止回阀的缺陷和防水锤止回阀的特性，研究了优化关闭特性消除水锤和防止水泵倒转的机理，得出有实际意义的结论，对于在供热系统中正确选择和使用止回阀具有指导意义。

二、止回阀及其应用

　　止回阀是用来防止管道或设备中介质倒流的一种阀厂。它利用流体的动能而开启。在供热系统中，止回阀常安装在泵的出口、以及其它不允许流体反向流动的地方。选择合适的止回阀型式对进行水锤防护有很大的影响，例如泵站中大量的水锤事故是与泵出口装设的止回问有关的。事故停泵后水流通过京开始倒流，在倒泄水流的作用下，止回阀迅速关闭，如果止回阀由于故障或支座摩阻及其惯性的影响，止回阀有可能滞后于开始倒流的时间，即在倒流量增至一定值，甚至在最大倒流量的瞬间迅速关闭，则能在止回阀处产生非常大的压力。止回阀阀瓣在流速为零时关闭完毕是关闭的最佳状态，要在流速为零时完成阀瓣关闭是不太可能的。一般认为，只要在零流量附近关闭完毕就是正常的。
　　在热水供热系统中，为了减小事故停泵水锤，可以在循环水泵的压水管和吸水管之间设置一带止回阀的泄压旁通管。在循环水泵运行时，由于水泵出水侧水压高于吸水侧的水压，止回阀呈关闭状态。当突然停泵的瞬间，泵出水侧压力急剧降低，而吸水侧压力则大幅度增高，在此压差作用下，循环水泵吸水侧管路中的水即推开止回阀至泵出水侧的管网系统，从而降低了吸水侧管网中压力增高的幅度；减少和防止了水锤的危害。装置在泄压旁通管上的止回阀应选用阻力较小、开启灵活的产品。泄压旁通管的管径越大对减小水锤越有力，可以根据规定的压力界限，通过瞬变计算，确定经济的管径。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　（a）　无旁通管路

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（b）有旁通管路
图1　水泵出口处压力一时间曲线
　　图1给出了某供热系统循环水泵的压水管和吸水管之间没有旁通管、循环水泵断电时，水泵出口压力随时间变化的计算曲线（图1（a）），和该系统增设带止回间的泄压旁通管后水泵出口压力变化的计算曲线（图1（b））。从图中看出增加带止回阀的旁通设计显然对控止水锤压力是有效的；管路中压力振荡很快衰减达到新的稳定状态。庄头波动的振幅也比没有旁路设计时小很多。

三、止回阀启闭时的边界条件

　　如果水力坡度的基准线与阀门的轴线一致；则在定常流情况F，通过止回阀孔口的压头降△H₀与Q₀如下有关系：
　　

　　　　(1)
　　其中，C_D为流量系数，A_G为阀口开启流通面积。在止回阀的启闭过程中，瞬时的流量和压头降仍保持上述关系：
　　

　　　　(2)
　　如果定义阀门的无量钢开度为
　　

　　　　(3)
　　它在止回阀启闭过程中是时阀t的函数，那么根据式（1）及式（2）有
　　

　　　　(4)
　　这就是止回阀启闭时的边界条件，式中的无量纲开度又称阀门关闭曲线。对定常流，τ=1止回阀关闭时流量为零，τ＝0。
　　上回阀启闭时的边界条件方程与供热系统中的其它边界条件方程、一维不定常流动的运动方程和连续方程联解，就可以求出当止回阀无量纲开度变化时，供热系统各计算截面

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