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止回閥在供熱係統中的防水錘感化

更新时间:2019-11-11 20:13人气:2842
摘要:在熱水供熱係統中。水錘現象是客觀存在的,為了保證係統的安全,必須采取積極的預防措施;盡量減小水錘現象的發生、止回閥是供熱係統管路中一個十分首要的部件,本文研究了止回閥在供熱係統中的防水錘感化,建立了上回閥啟閉時的邊界條件。分析了普通止回閥的缺陷和防水錘止回閥的特性,研究了優化封閉特性消除水錘和防止水泵倒轉的機理 ,得出有實際意義的結論,對於精確選擇和使用止回閥具有指導意義。一、前言隨著我國國民經濟的發展和人民生活水平的不斷進步。城市集中供熱係統已逐步取代 了家戶式的分散取熱爐,目前北京、沈陽等城市已或正在建設大型的集中供熱係統,今 後的集中供熱係統將向著大型化 、複雜化的方向發展。這類大型化的集中供熱係統供熱規 模大,水錘事故一旦發生破壞力強,後果嚴重,是以必須采取積極的預防措施,盡量減少 和防止水錘現象的發生。止回閥是供熱係統管路中一個十分首要的部件,止回閥的安裝位置、結構參數和封閉 曲線對供熱係統的安全性和叮靠性有很大影響。假如止回閥使用得當;能夠起到冰錘防護 的感化;但是假如使用不當,不僅不能對供熱設備起到保護感化,而且會在供熱係統管線 中引發很大的水燙。是以對止回閥在供熱係統中的防水錘感化進行研究具有很首要的實際 意義和學術意義。從流體瞬變活動的角度看;對於止回閥的要求下隻在動力中斷時能夠開啟或封閉,而 且應根據供熱管路中的活動狀況對啟閉速度有一定的要求。不適當的啟閉速度將引發係統 管路中的壓力忽然升高或下降,當壓力的上升值足夠大時就會引發管子的破裂。為廠保證 係統安全,必須公道選擇止回閥的結構形式和封閉曲線,使其起到防水錘的感化。本文研 究了止回閥在供熱係統中的防水錘感化,建立了止回閥啟閉時的邊界條件,分析了普通止 回閥的缺陷和防水錘止回閥的特性,研究了優化封閉特性消除水錘和防止水泵倒轉的機 理,得出有實際意義的結論,對於在供熱係統中精確選擇和使用止回閥具有指導意義。二、止回閥及其利用止回閥是用來防止管道或設備中介質倒流的一種閥廠。它利用流體的動能而開啟。在供熱係統中,止回閥常安裝在泵的出口、和其它不許可流體反向活動的地方。選擇合適 的止回閥型式對進行水錘防護有很大的影響,例如泵站中大量的水錘事故是與泵出口裝設 的止回問有關的。事故停泵後水流通過京開始倒流,在倒泄水流的感化下,止回閥迅速關 閉,假如止回閥由於故障或支座摩阻及其慣性的影響,止回閥有可能滯後於開始倒流的時間,即在倒流量增至一定值,甚至在最大倒流量的瞬間迅速封閉,則能在止回閥處產生非 常大的壓力 。止回閥閥瓣在流速為零時封閉完畢是封閉的最好狀況,要在流速為零時完成 閥瓣封閉是不太可能的 。一般以為,隻要在零流量四周封閉完畢就是正常的。在熱水供熱係統中,為了減小事故停泵水錘,可以在循環水泵的壓水管和吸水管之間 設置一帶止回閥的泄壓旁通管。在循環水泵運行時,由於水泵出水側水壓高於吸水側的水 壓,止回閥呈封閉狀況。當忽然停泵的瞬間,泵出水側壓力急劇降低,而吸水側壓力則大 幅度增高,在此壓差感化下,循環水泵吸水側管路中的水即推開止回閥至泵出水側的管網 係統 ,從而降低了吸水側管網中壓力增高的幅度;減少和防止了水錘的危害。裝配在泄壓 旁通管上的止回閥應選用阻力較小、開啟靈活的產品。泄壓旁通管的管徑越大對減小水錘 越有力,可以根據規定的壓力界限 ,通過瞬變計算,確定經濟的管徑。 (a)無旁通管路 (b)有旁通管路圖1 水泵出口處壓力一時間曲線圖1給出了某供熱係統循環水泵的壓水管和吸水管之間沒有旁通管、循環水泵斷電 時,水泵出口壓力隨時間變化的計算曲線(圖1(a)),和該係統增設帶止回間的泄壓旁通 管後水泵出口壓力變化的計算曲線(圖1(b)) 。從圖中看出增加帶止回閥的旁通設計顯然 對控止水錘壓力是有效的;管路中壓力振蕩很快衰減達到新的穩定狀況。莊頭波動的振幅 也比沒有旁路設計時小很多。三、止回閥啟閉時的邊界條件假如水力坡度的基準線與閥門的軸線一致;則在定常流情況F,通過止回閥孔口的壓 頭降△H0與Q0如下有關係:(1) 其中,CD為流量係數,AG為閥口開啟流通麵積 。 在止回閥的啟閉過程中,瞬時的流量和壓頭降仍保持上述關係:(2) 假如定義閥門的無量鋼開度為(3)它在止回閥啟閉過程中是時閥t的函數,那麽根據式(1)及式(2)有(4)這就是止回閥啟閉時的邊界條件 ,式中的無量綱開度又稱閥門封閉曲線 。對定常流 , τ=1止回閥封閉時流量為零,τ=0。上回閥啟閉時的邊界條件方程與供熱係統中的其它邊界條件方程、一維不定常活動的 活動方程和連續方程聯解,就可以求出當止回閥無量綱開度變化時 ,供熱係統各計算截麵 壓力的變化情況。計算的目的是要尋求最好的止回閥封閉過程,以便確定公道的止國閥結 構參數(如閥辯直徑、配重等)。四、普通止回閥和防水錘止回閥選擇合適的止回閥型式,對供熱係統的水錘防護有很大的影響,特別是安裝在泵出口 處的止回閥特別要重視選擇合適的型式。事故停泵時,希看它能主動迅速封閉,禁止水倒 流衝擊水泵而發生飛逸反轉,但是假如封閉不當,就會造成嚴重的管網水錘,對安全供熱 構成威脅,嚴重的水錘會對供熱係統造成癱瘓性的破壞,對生產及生活造成影響和損失。1.普通止回閥的缺陷目前供熱係統中常用的止回閥在這裏稱為普通止回閥,首要由閥體、閥瓣和閥蓋構 成,它有如下的缺點:(1)事故停泵時閥門迅速封閉,造成閥後的空***,空***在正負水錘波的感化下 ,反複 產生和自滅,造成閥門的空蝕破壞,使其壽命縮短。(2)當閥辯動作不靈活時 ,封閉緩慢,水倒流,衝擊葉輪產生飛逸反轉而破壞泵設備。(3)正常運行時,閥瓣飄在水中,不停地擺動和振動,因此流阻大 、摩擦大、耗能高、 壽命短。2.防水錘止回閥的特點熱水供熱係統發生水錘集中供熱發展進程中出現的實際題目,止回閥型式對供熱係統水錘壓力的影響愈來愈引發國內外供熱界的重視。在熱水供熱係統中應盡可能地選用防水錘止回閥。防水錘止回閥克服了普通止回閥的 缺點,具有如下特點:(1)啟泵後閥門能及時迅速打開。(2)正常運行時,要求閥瓣有盡可能大的開啟角,並能穩定在全開位置 。(3)停泵時閥門有優化的封閉特性,在忽然停泵時即能禁止水倒流保護水泵不致發生 飛逸反轉 ,達到保護水泵的目的,又能使其在封閉的最後階段實現緩閉,減少忽然封閉造 成管路中的水錘,達到保護管路的目的。圖2給出了在水泵出口安裝普通止回閥;當停泵時止回閥下遊側壓力隨時間變化的實 測曲線(圖2(a));和在該水泵出口安裝丹麥丹佛斯公司402M防水錘止回閥,當停泵時 止回閥下遊側壓力隨時間變化的實測曲線(圖2(b))。測試管徑150毫米 ,定常態時管道流量155立方米/時;止回閥下遊側壓力5巴 。從圖2中看出安裝普通止回閥時,停泵引發 止回閥處的最大壓力達到20巴,而安裝防水錘止回閥在同樣的工況下,止回閥處最大壓 力隻有10巴,減小了停泵引發的水錘 。 (a) 普通止回閥 (b) 防水錘止回閥圖2 止回閥下遊側壓力-時間曲線五、優化封閉特性消除水錘和防止水泵倒轉的機理根據停泵的水力過度過程理論,在水泵出口不設置止回閥時,當忽然停泵時,其水錘 過程可分為三個階段。l 水泵工況停電後,水泵由於慣性轉動,管中水流繼續正向活動,但其速度逐步減小,直至水流 速度變為零。這一階段又稱為"正流才轉"。2 製動工況瞬態靜止的水 ,由於受靜水頭的感化開始倒流,回衝水流對仍在正轉的水泵葉輪起製 動感化,因而轉速繼續降低,直至轉速為零。這一階段又稱為"逆流正轉"。3 水輪機工況隨著倒泄水流的加大 ,水泵開始反轉並逐步加速,最後在飛逸轉速情況下反向旋轉運 行。這一階段又稱為"逆流反轉"。通過分析可以看出,停泵後水流從正向活動到逆向活動,在理論上有一個零流量點, 即瞬時水流靜止,若此時閥門迅速封閉,水流的慣性衝擊最小,即產生的水錘最小。但實 際上由於很多身分的存在,下可能將零流量點出現的時間確定的很準。另外閥門封閉需要 一段時間,在零流量點完成閥瓣封閉是不太可能的。所以將閥門封閉參數設定為在開度較 大時,用較快的速度封閉一個較大的角度,截斷大量水流,這時候閥門的無量綱開度的變化 並不大。但是在鄰近封閉時,較小幅度的封閉閥門也會引發無量綱開度的明顯變化 ,從而 引發流速和壓力的明顯變化。是以在鄰近封閉時,用較慢的速度封閉個較小的角度、延 長閥門的封閉時間、此時固然封閉時間較長 ,但由於止回閥開度已很小,逆流水流受到的 閥門阻力很大,逆流量較小,所以不致於使水泵超速反轉,如許即減小了水錘又解決了水 泵超速反轉題目。止回閥是全部供熱係統中的一個部件,對它的動作要求不是一成不變的,而是根據係 統而定。某種封閉速度可能對某一係統來說是適宜的,但對另一係統則可能並分歧適,正 確的分析和確定止回閥封閉程序是消除水錘和防止逆轉的關鍵;錘燙的分析及封閉參數應 當根據規定的封閉時間、規定的最大(最小)壓力界限。公道地進行調節計算,有效地控 製關閥過程。六、結論1 在水泵的出水管路和壓水管之間連接帶止回閥的泄壓旁通管路的辦法,對控製 水泵故障時的水錘壓力具有很好的效果。2 防水錘止回閥克服了普通止回閥的缺點,在熱水供熱係統中應盡可能地選用防水 錘止回閥。3 在水泵的出口處應當設置防水錘止回閥。即可以防止水泵忽然停泵時的超速反轉。 又可以減小忽然停泵引發的水錘。4 止回闊的動作要求不是一成不變的。應當根據係統而定,本文給出了描述止回響 後閉時的邊界條件方程1頁

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