止回阀水力特性分析及水击计算雍歧卫,瞿德刚(解放军后勤工程学院,重庆400016)摘要介绍了止回阀水击压力计算的2种方法———特征线法和特性曲线法,密准确,计算较复杂,需借助计算机求解;后者为一种近似计算法,简单方便,程人员掌握和使用。关键词止回阀;水击压力;特征线法;特性曲线法前者严易于工:TH134文献标识码:AHydrauliccharacteristicanalysisandsurgepressurecalculationforcheckvalveYONGQi2wei,QUDe2gang(LogisticalEngineeringCollege,Chongqing400016,China)Abstract:Inthispaper,theauthorsintroducedtwomethodsofcalculatingthesurgepres2sureforcheckvalve,oneischaracteristicsmethod,theotherisperformancecurvemethod.Theformerisrigorousandexact,butcomplicated.Thelatterisaapproximatecalculationmethod,itissimpleandconvenient,andcanbeeasilyseizedandusedbyengineers.Keywords:checkvalve;watermethodhammer;characteristicsmethod;performancecurve1概述对于工业中常见的供液管道系统,及泵站安全。此时,泵出口止回阀对防止流体倒流和保护泵的安全起着决定性作用。止回阀按其关闭件的位移方式可分为升降式、旋启式、蝶形和隔膜式等几类,其中应用最为广泛的是旋启式。对于普通结构的旋启式止回阀,其关闭过程是,阀瓣先在减速正流中逐渐关小,然后在加速逆流中加速关小。在其关闭的瞬间,因逆流介质突然停止流动,流速由最大突变为零,由于流体惯性力的作用,阀门下游侧压力将升高,该压力升值的大小取决于止回阀的关闭特性。旋启式止回阀的关闭特性可用以下方程组描述。阀瓣在正向流中的运动微分方程为泵出口止回阀对防止动力突然中断时因逆流引起的泵机组飞逸反转起着非常重要的作用。然而,止回阀在自行关闭时可能会产生严重的关阀水击。止回阀关闭产生的水击压力大大超过系统工作压力,故可能危及系统安全。工程中由于止回阀关阀水击引发的事故较多〔1〕。因此,正确分析止回阀的水力特性,计算其水击压力,对确保供液管道系统的安全具有十分重要的意义。2关闭特性在液体泵送过程中,如果泵机组突然断电或发生故障停机,其停泵暂态工况将经历正流正转水泵工况、逆流正转制动工况和逆流反转水轮机工况3个阶段〔2〕。当流体大量倒流,泵反转速度不断加快,可能进入飞逸状态,将危d2β(1)Idt2=MG-ML-MF-Mf阀瓣在逆向流中的运动微分方程为作者简介:雍歧卫(1967-),男,副教授,从事阀门和管道输送理论及技术与装备等研究。阀门—2—2003年第5期2Idβ=3水击计算311特征线法止回阀一旦安装于管路系统中,就成为系统的水力部件之一,其阀瓣启闭运动要受整个系统的瞬变流动的影响。准确计算其关阀水击压力,应借助流体瞬变理论,结合阀瓣的运动规律,建立整个系统的水力瞬变模型,利用特征线法进行求解〔3、4、6〕。为简单起见,忽略阀瓣关闭阻力矩及摩擦力矩,于是,阀瓣在逆向流速vR作用下的运动微分方程式(2)可简化为M+M′-M′-M(2)GLFfdt2式中I———阀瓣等转动部件的转动惯量,kg·m2d2β2dt2———阀瓣转动角加速度,r/sMG———阀瓣浮力矩和重力矩(包括重锤)即浮重力矩,N·mML、ML′———水冲力矩,N·mMF、MF′———阀瓣关闭阻力矩,Mf———摩擦力矩,N·mN·m从理论上讲,介质从正向流动到逆向流动之间有一个0流速点,此时流动瞬间停止,ML=ML′=0。若能使阀瓣正好在此时关闭,则液流的惯性冲击力最小,水击压力升值也就最小,这是止回阀的最佳关闭方式,其关闭特性最为理想。但由于工程实际问题的复杂性,想真正做到0流速关阀不容易,因为根据式(1),增加MG(如增加阀瓣、重锤质量或弹簧力)有利于阀瓣在减速正向流中加速关闭,使阀瓣能够在液流逆向回冲前关闭,可避免关阀水击。但如果阀瓣关闭太快,阀后液流会产生液柱分离,其结果是产生更强烈的断流弥合水击,危害更大〔3,4〕。因此,为避免出现液柱分离现象,实际的关阀过程常常滞后于液流的停流过程,只能在逆流中关闭。同时由式(2)可知,由于MG值大,逆流中的阀瓣将以极大的加速度快速关闭,其结果也必然引发较严重的水击事故。所以在阀门设计中,很难只通过改变阀瓣或重锤重力矩来改善止回阀的关闭特性。较理想的方法是,在止回阀的关闭过程中,调节阀瓣的...