蝶式止回閥常用于給排水系統,根據有無動力,一般分(Fen)為無動力蝶[Die]閥和[He]有動力(Li)蝶閥。前者[Zhe]的開[Kai]閉主要由(You)供排水泵的(De)運行、停(Ting)泵的[De]瞬時[Shi]流體動能和蝶闆及相關部件的關閉重(Zhong)力(Li)矩來完[Wan]成,後者的[De]開閉主要(Yao)由動力[Li]驅[Qu]動(Dong)來完成。比較[Jiao]這兩種蝶式止(Zhi)回閥,無動力蝶式止回閥因其成本高、驅動裝置本[Ben]身故障造成事故而在生産實踐中得到[Dao]廣泛應用。但是,如果(Guo)無動力蝶閥軸系的旋轉部件設計不合(He)理,在使用過程[Cheng]中會出現閥軸(Zhou)卡死、旋轉故障等(Deng)故障,可能會(Hui)導緻以下後果:
(1)事故停泵時,蝶[Die]形止回閥[Fa]失去“逆止”功能,大量介質回流,造(Zao)成[Cheng]泵反[Fan]轉。當泵的反向速度(Du)大于***大允許反向速(Su)度時,泵葉輪和[He]電機轉子承受[Shou]的離心力[Li]将超[Chao]過允許的(De)機械[Xie]強度而被破壞(Huai),危及[Ji]泵站的安全(Quan)。
(2)任何類型的[De]蝶閥(Fa)都必須具(Ju)有水錘關閉功能。對于[Yu]無動力蝶式(Shi)止回(Hui)閥[Fa],常見(Jian)的問題是當[Dang]泵停止時,由于初始的閥門關閉扭矩(Ju)小于閥軸的靜摩擦扭[Niu]矩,蝶闆不會立即響應閥門關閉,直到大量介質回流,蝶闆才會開始作用在[Zai]閥(Fa)門[Men]上,作用在蝶闆閥(Fa)軸上(Shang)的閥門關閉扭矩[Ju]大到足以克[Ke]服[Fu]閥軸(Zhou)的靜摩擦(Ca)扭(Niu)矩。此時停泵(Beng)的瞬态工作(Zuo)區[Qu]往往進入水輪機工作(Zuo)區,會改變原來設(She)定的閥(Fa)門關閉特(Te)性[Xing],從而無法滿足[Zu],特别是在上述情況下(Xia),如果閥[Fa]門關[Guan]閉緩沖機構失效(Xiao),蝶闆會(Hui)迅速關閉,切斷水流,流體運動會突然受阻,其[Qi]巨大[Da]的動能會(Hui)瞬間轉化為勢能,必(Bi)然産生[Sheng]水錘助推[Tui]。直接水錘增壓可通過以下[Xia]公式計算:
P=;V(1)
水錘前——液[Ye]體密(Mi)度類型
——水錘傳(Chuan)播[Bo]速度
E——液體體積彈(Dan)性模量
Eg——管道材(Cai)料的彈性模量
D——管道内徑[Jing]
——管壁厚度
C1——與管(Guan)道支(Zhi)撐形式相關的支(Zhi)撐系數
V——流體流速變化值
對于一般的輸水管[Guan]道,D/約為100,E/Eg約為0.01,約為(Wei)1000 m/s,假設V是由于[Yu]蝶閥[Fa]突然關閉切斷水流[Liu]而引起的,管[Guan]道[Dao]内的流體速度為(Wei)2 ~3m/s,那麼(Me)V為2 ~ 3m/s,這種做法引起的(De)水錘(Chui)壓力上升接近2~3MPa,将遠(Yuan)遠大于輸水管道的[De]抗壓強度,往往會(Hui)導(Dao)緻“爆管”和破壞性水錘事故的發生。
可以[Yi]看出,對于無動力蝶閥,需要(Yao)增[Zeng]加閥門關閉的啟動扭矩。因此[Ci],國内外許多無[Wu]動力[Li]蝶閥都裝有閥門關閉啟動扭矩加[Jia]載裝[Zhuang]置,以改善閥門關閉[Bi]特性。但現(Xian)有的加載裝[Zhuang]置大多使用外部(Bu)能量(電(Dian)、液壓、氣壓),結構複雜。此外,加載裝置的[De]可靠性受到一[Yi]些外部因(Yin)素的(De)制約(Yue)。一旦外界能量[Liang]中斷,加載[Zai]裝置就不能發[Fa]揮預期(Qi)的作(Zuo)用。
因此(Ci),有必(Bi)要開發一種不依賴(Lai)外部能源的閥(Fa)門關閉啟動扭[Niu]矩自(Zi)動瞬時加[Jia]載裝置。