浅谈对冲式止回阀的原理和启闭特性
发布时间:2018-07-03 09:47发布者:admin 浏览: 次
止回阀是管线系统中较为重要的阀门,多年来,止回阀的不正确选择往往成为管线系统中增大水击压力的危害源。对冲式止回阀是一种新原理止回阀,是为解决传统止回阀启闭时产生的严重水击现象而设计的。压水堆核电站主汞工况变化时,由于止回阀阻止流体逆流,回路会发生程度不同的水击现象。水击严重时不但会产生瞬时超压,危害压力边界,也可能造成止回阀失效。对冲式止回阀能有效的解决回路的水击问题,也能可靠的阻止流体逆流。
止回阀是流体控制工程的基本原件,应用十分广泛。它通过制止流体逆流,起到确定流体流动方向、保护其他流体机械以及管线安全的作用。
传统止回阀的运动部件在做启闭运动时速度往往很高。一方面,过快的启闭会在止回阀附近引起瞬间的液体压力波动,其峰值通常能够达到管道正常压力的6倍以上,还会因为反射水击波使系统发生严重震荡;另一方面,阀瓣的过快运动,会直接引起它与阀体的撞击,在管线流量或流速很大的情况下,这种撞击会严重影响止回阀寿命,甚至直接使之遭到破坏。
水击事故与止回阀失效通常耦合在一起。止回阀过快启闭会导致水击现象,水击现象破坏止回阀,从而在回路中引起连锁反应,使更多的流体部件受损,使事故升级;这个恶性循环无论在哪个环节上开始,其结果都是严重的。根据美国工程师协会99年对其全国核电站各种止回阀失效事故资料的统计,水击问题是止回阀失效的主要原因之一。
对冲式止回阀利用差动活塞实现阀头与流体的对冲运动。所谓对冲运动是指阀头的运动方向与流体的运动方向相反,止回阀在流体顺流时能快速开启,在流体逆流时阀头能与流体相互形成阻尼,并完成关闭运动。因此,阀头与阀座的撞击大大减少,流体的水击现象也得到了显著减缓。
启闭特点:
对冲式止回阀的启闭特性的主要体现为以下参数:1.在一定压力或流量的条件下,阀门由“全关状态到全开状态”及“全开状态到全关状态”的总时间表征阀门启闭的适时行;2.在一定压力或流量条件下,阀头在开启及关闭过程中所能达到的最大速度,用于标定阀门的“开度-速度特性曲线;3.阀门关闭瞬间阀头的速度,称为阀头关闭末速度,反映阀门关闭瞬间的阀头撞击强弱;4.阀门达到全开状态瞬间阀头具有的速度,称为阀头开启末速度。
对冲式止回阀启闭特性的关键参数的确定方法
阀门的启闭特性,主要取决于阀头的受力情况。阀头受到3个力的作用:1.阀头冲压腔活塞部分的受力:取决于活塞面积和冲压管来流开口端压力;阀头表面上的受力:取决于流场在阀头表面的压力分布,而这个压力分布决定于阀头形状及阀门流道形状等阀门几何特性;3.冲压管与阀头的接触阻力,由二者的配合及材料的选取决定。
在阀门设计中,主要通过对上述参数的设计来控制阀门的启闭特性,通过理论推导、流体实验和数值模拟获得合理的参数。
对冲式止回阀是基于新原理的止回阀,理论分析表明,阀头与流体间的对冲运动起到了阻尼耗能,减弱水击压升的作用。关闭力随着阀门开度减小而增大、回流量减少。关闭力随回流量减少而减小,所以关闭力呈现先增后减的规律。这种特性对提高回关速度,减小水击效应十分有利。
在全启状态下,阀门开度最大,关闭力最小,只要此力能使阀门回关,对冲式止回阀就可以可靠的完成关闭动作。