一、前言 

隨著我國國（guó）民經濟的發展和人民（mín）生活水平的不斷提高。城（chéng）市集中供熱係統已逐漸取代 了家戶式（shì）的分散取暖（nuǎn）爐，目前（qián）北京、沈陽等城市已經或正在建設大型的集中供熱係統，今 後的集中供熱係統（tǒng）將向著大型化、複雜化的方向（xiàng）發展。這種大型化的集中供熱係統供熱規 模大，熱水管（guǎn）道泵（bèng）水錘事故一旦發生破壞力強，後果嚴重，因此必須采取積極的預防措施，盡（jìn）量減少 和防止水錘現象的發生。 
止回閥是供熱（rè）係統管路（lù）中一個十分重要的部件（jiàn），止回閥的安裝位置（zhì）、結（jié）構參數和關閉 曲線對供熱係統的安全性和（hé）叮靠性有很大影響。一般（bān）的（de）如果（guǒ）止回（huí）閥（fá）使用得當；能夠起到冰錘防護 的作用；但是如果使用不當（dāng），不僅不能對供熱設備起到保護作用，而且會在供熱係統管線 中引起很大的水燙。因此對止回閥在供熱係（xì）統中的防水錘作用進行研究具有很重要的實際 意義（yì）和學術意義。 

從（cóng）流體瞬變運動的角度看；對於止回閥的要求下隻在動力中斷（duàn）時能夠開啟或關閉，而 且應根據供熱管路中的流動狀況對啟閉速（sù）度有一定的要求。不適當的啟閉速度將引起係統 管路中的壓力突然升高或下降，當壓力的上升值足夠大時就會引起管子的破裂。為廠保（bǎo）證 係統安全（quán），必須合理選擇止回閥的結構形式（shì）和關閉曲線，使其起到防水（shuǐ）錘的作用。本文研 究（jiū）了止回閥在（zài）供熱係統中的防（fáng）水錘作（zuò）用，建立了止回閥啟閉時的邊界條件，分析了普通止 回閥的（de）缺陷和防水錘止回閥的特性，研究了優化（huà）關閉特性消除（chú）水錘和防止水泵倒轉的機 理，得出有實際意義（yì）的結論，對於（yú）在供熱係統中正確選擇（zé）和使用止回閥具有指導意義。 

二、止回（huí）閥及其應用 

止回閥是用來防止管道或設備中介（jiè）質倒流的一種閥廠。它利用流體的動能而（ér）開啟。在供熱（rè）係統中，止回閥常安裝在（zài）泵的出口、以及其它不允許流（liú）體反向流動的地方。選擇合（hé）適 的（de）止回閥型式對進行水錘防護（hù）有很大的影響，例如泵站中大量的水錘事故是（shì）與泵出口裝設 的止回問有關的。事故停泵（bèng）後水流通過京開始倒流（liú），在倒泄水流的（de）作用下，止回閥迅速關 閉，如果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（de）時間，即在倒流量增至一（yī）定（dìng）值（zhí），甚至在最大倒流量的瞬間（jiān）迅速（sù）關閉，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（líng）時關閉完畢是關閉的最（zuì）佳狀態，要在流速為零時完成 閥瓣關閉是不太可能的。一般認為，隻要在零流量（liàng）附近關閉完畢就是正常的（de）。 

在熱水（shuǐ）供熱係統中，為了減小事故停（tíng）泵水錘，可以在（zài）循（xún）環水泵的壓水管和吸水（shuǐ）管之間 設置一（yī）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（gāo）於吸水側的水（shuǐ） 壓，止回閥呈關閉狀態。當突然停泵的瞬間，泵出水側壓力急劇降低，而（ér）吸水側壓力則大 幅度增高，在此（cǐ）壓差作用下，循（xún）環水（shuǐ）泵吸水側管路中的水即推開止回閥至泵出水側（cè）的管（guǎn）網 係統，從而降低了吸水側管網中壓力（lì）增高的幅度；減少（shǎo）和（hé）防止了水錘的危害。裝置在泄壓 旁通管上的止回閥應（yīng）選用阻力較小、開啟靈活的產品。泄壓旁（páng）通管的管徑越大對減小（xiǎo）水錘 越有力（lì），可以根據規定的壓（yā）力界（jiè）限，通過瞬變計算，確定經濟的管徑。 

某供熱係統循環水泵（bèng）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（suàn）曲線，和該（gāi）係（xì）統增設帶止回間的泄壓旁通 管後水（shuǐ）泵出口壓力變化的（de）計算曲線。從圖中看出增加帶（dài）止回閥（fá）的旁通設計顯然 對控止水錘壓力是有效的；管路中壓力（lì）振蕩（dàng）很快（kuài）衰減達到新的穩定狀態。莊頭波動的振幅 也比沒（méi）有旁路（lù）設計時小很多。 

三、止回閥啟閉時（shí）的邊界（jiè）條（tiáo）件 

如果水力坡度的基（jī）準線與閥門的軸線一致；則在定（dìng）常流情況F，通過止回閥孔口的壓 頭降△H0與Q0如下有（yǒu）關係： 
這就是止（zhǐ）回閥啟閉時（shí）的（de）邊界條件，式中的無量綱開度又稱閥門關閉曲線。對定常流， τ=1止回閥（fá）關閉時流量為零，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、一維不定常流動的 運動（dòng）方程和連續方程聯（lián）解，就可以求（qiú）出（chū）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（biàn）化情（qíng）況。計算的目（mù）的是要尋求（qiú）最佳的（de）止回閥關閉過程，以便確定合理的止國閥結 構參數（如閥辯直徑、配重等（děng））。 
四（sì）、普通止回閥和防水錘止回閥 

選（xuǎn）擇合適的止回閥型式，對供熱（rè）係統的（de）水錘防護有很大的影（yǐng）響，特（tè）別是安裝在泵出口 處的止回閥尤其要（yào）注意選擇合適的型（xíng）式。事故停泵時，希望它能自（zì）動迅速關閉，阻（zǔ）止水倒 流衝擊水泵而發生飛逸反轉，但是如果關閉不當，就會造成嚴重的（de）管網水錘，對安全供熱 構成威脅，嚴重的水錘會對供（gòng）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（xiàn） 

目前供熱係統中常用的止回閥在（zài）這裏稱為普通止回閥，主要由閥體、閥瓣和閥蓋構 成，它（tā）有如下的缺點： 

（1）事故停泵時閥門迅速關閉（bì），造成閥後的空穴（xué），空穴（xué）在正負水錘波的作用下，反（fǎn）複 產生（shēng）和自滅，造（zào）成閥門的空蝕破壞，使其壽命縮短。 

（2）當閥辯動作不靈活時，關閉緩慢，水倒流，衝擊葉輪產生飛逸反轉而破壞泵（bèng）設備（bèi）。 

（3）正常運行時，閥瓣飄在水中，不停地擺動和振動，因而流阻大、摩擦大、耗能（néng）高、 壽命短。 

2．防水錘止回閥的特點 

熱水供（gòng）熱係（xì）統發生水錘集中供熱發展進程中出現的實（shí）際（jì）問題，止回閥型式對供熱係統水錘壓力的影響越來越引起國內外供熱界的重視。 

在熱水供熱係統中應盡可（kě）能地（dì）選（xuǎn）用防水（shuǐ）錘止回閥。防水錘止回閥克服了普通（tōng）止回閥的 缺點，具有如下特點： 

（1）啟泵後閥門能（néng）及時迅（xùn）速打開。 

（2）正常（cháng）運行（háng）時（shí），要（yào）求閥瓣有盡可能大的開啟角，並能穩定在（zài）全開位置。 

（3）停泵時閥門有優化的關閉特性，在突然停泵時即能阻止水倒流保護水（shuǐ）泵不致發生 飛逸反轉，達到（dào）保護水泵的目的，又能使其在關閉的最後階段實現緩閉，減少突然關閉造 成管路中的（de）水錘，達到保護管路的目（mù）的。 

在水泵出口安裝普通止（zhǐ）回閥；當停泵時止回閥下遊側壓力隨時間變化的（de）實 測曲線（圖2（a））；和在該水泵出口安（ān）裝丹麥丹佛（fó）斯公司402M防水錘止回（huí）閥，當（dāng）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（guǎn）道流量（liàng）155立方米（mǐ）／時；止回閥下遊側壓力（lì）5巴。從圖2中（zhōng）看出安裝普通止回閥時，停泵引起 止回閥處（chù）的最（zuì）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（yǐn）起的水錘。 

五、優化關閉特性消除水錘和防止水泵倒轉的機理 

根據停泵的水力過渡過（guò）程理論，在水泵出口不設置止回閥（fá）時，當突然停（tíng）泵時（shí），其水錘 過程可（kě）分為三個階段。 

l　水泵工況 

停電後，水泵由於慣性轉（zhuǎn）動，管中水流繼續正向流動（dòng），但其（qí）速度逐漸減小，直至水流（liú） 速度變為零。這一階段又稱（chēng）為"正流才轉"。 

2　製（zhì）動工況 

瞬（shùn）態靜（jìng）止的水，由於受靜水頭的作用開始倒流，回衝（chōng）水流對仍在正轉的（de）水（shuǐ）泵葉輪起製 動作用，於是轉速繼續降低，直至（zhì）轉（zhuǎn）速為零（líng）。這一（yī）階段又稱為"逆流正轉"。 

3　水（shuǐ）輪（lún）機工（gōng）況 

隨著（zhe）倒泄水流的加大，水（shuǐ）泵開始反轉並逐漸（jiàn）加速，最後在（zài）飛逸轉（zhuǎn）速情況下反向旋轉（zhuǎn）運 行。這一階段又稱為"逆流反轉"。 

通過（guò）分析可以看出（chū），停泵（bèng）後水流從正向流動到逆向（xiàng）流動，在理論上有一個零流量點， 即瞬時水流靜止，若此時閥門迅速關（guān）閉，水流的慣性衝擊最小，即產生的水錘最小。但實（shí） 際上由（yóu）於許多因素的存在，下可能將零流量（liàng）點出現的時（shí）間確定的很準。另外閥門關閉需要 一段（duàn）時間，在零流量點完成閥瓣關閉是不太可能的（de）。所以將（jiāng）閥門關閉參數設定為在開度（dù）較 大（dà）時，用較快的速（sù）度（dù）關閉一個較大的角度，截斷大量水流，這時閥門的無量綱開度的變化 並不大。但是在臨近關閉時，較小幅度的關閉閥門也會引起無量綱開度（dù）的顯著變化，從而 引起（qǐ）流速和壓力的顯著變化。因此（cǐ）在臨近關閉時，用較慢的速度關閉個較小的角度、延（yán） 長閥門（mén）的關閉時間、此時雖然（rán）關閉時間較長，但由於止回閥開度已很小，逆流水流受到（dào）的 閥門

阻力很大，逆流量較小，所以不致於使水泵超速反轉，這樣即減小了水錘又（yòu）解決了水 泵超（chāo）速反轉問題。 

止回閥是（shì）整個供熱係統中的一個部件（jiàn），對它的動作要求不是一成（chéng）不變的（de），而是根據係 統而定。某種關閉速度可能（néng）對某一係統來說是適宜的，但（dàn）對另一係統（tǒng）則可能並（bìng）不（bú）合適，正 確的分析和確定止回閥（fá）關閉程序是消除水錘和防止逆轉的關（guān）鍵；錘燙的分（fèn）析及關（guān）閉參數應 當根據規定的（de）關閉時間、規定（dìng）的（de）最大（dà）（最小）壓力（lì）界限。合理地進行調節計算，有效地控 製關閥過（guò）程。 

六、結論 

1 在水泵的出水管路（lù）和壓水管之間連接帶止回閥（fá）的泄壓旁通（tōng）管路的辦法，對控製 水泵故障時的水錘壓力（lì）具有很好的效果。 

2 防水錘止回閥克服了普通止回（huí）閥的缺點，在熱（rè）水供熱係統中應盡可（kě）能地選用防水 錘止回閥。 

3 在水泵的出口處應該設置防水錘止回閥。即可以防（fáng）止水泵突然停泵時的超（chāo）速反轉。 又可（kě）以減小突然（rán）停泵引起的水錘。 

4 止回闊的動作要求不是一成不變的。應該根據係統而定，本文給出（chū）了（le）描述（shù）止回（huí）響 後閉時（shí）的邊界條件方程。

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