浅析设置蝶式止回阀起动加载装置的必要性

蝶式止回阀常应用于给排水系统中，一般按有无动力分为无动力蝶式止回阀和有动力蝶式止回阀。前者的启闭主要是由给排水泵的运行及停泵瞬间流体动能以及蝶板与相关部件的关闭重力矩来完成的，而后者的启闭，其部分功能主要是由动力驱动来完成的。比较这两种蝶式止回阀，由于有动力蝶式止回阀的造价高，并且往往因为驱动装置本身的故障而引发事故，因此无动力蝶式止回阀被广泛应用于生产实践中。但是，假若无动力蝶式止回阀轴系转动部件设计不合理，在使用过程中就会发生阀轴卡滞、转动失效等故障，可能导致下列后果：

(1) 事故停泵时，蝶式止回阀失去“止回”功能，大量介质倒流，引起水泵倒转。当水泵倒转转速大于最大允许倒转转速时，将会使水泵叶轮及电机转子所承受的离心力超过允许的机械强度而遭破坏，危及泵站安全。

(2)任何类型的蝶式止回阀都必须具备防水锤关阀功能。对于无动力蝶式止回阀，普遍存在的问题是：当停泵时，蝶板常常由于初始关阀转矩小于阀轴的静摩擦转矩而不会立即作出关阀响应 , 直至介质大量倒流，作用在蝶板阀轴上的关阀转矩大到足以克服阀轴的静摩擦转矩时，蝶板才开始有关阀的动作，这时，停泵暂态工作区域往往进入水轮机工作区，这样必将改变原设定的关阀特性，从而不能满足防水锤要求。尤其是在上述情况下，如果恰好关阀缓冲机构失灵，蝶板将快速关下，截断水流，流体运动突然受阻，其巨大的动能瞬时全部变成势能，必将产生水锤升压。直接水锤升压可由下式计算：

ΔP = ±ραΔV (1)

式中ρ —— 发生水锤前的液体密度

Α ——水锤传播的速度

E ——液体体积弹性模数

Eg ——管道材料弹性模数

D ——管道内径

Δ ——管道 壁厚

C1 ——与管道支撑形式相关的支撑系数

ΔV ——流体流速变化值

对于一般输水管道 , D/δ约为100，E/ Eg约为0.01，α值约为1000m/s。假定ΔV是由蝶式止回阀突然关闭截断水流引起的，管道内流体流速为2 ~3m/s，则ΔV为2~3m/s。这样引起的水锤升压接近于2~3MPa，将远远大于输水管道的耐压强度，这就往往发生“爆管”，发生破坏性水锤事故。

由此可见，对于无动力蝶式止回阀来说，增加关阀起动转矩是必要的。所以，国内外不少无动力蝶式止回阀设置了关阀起动转矩加载装置，以便改善关阀特性。不过，现有加载装置大多采 用外能源(电、液压、气压) ，结构比较复杂，而且加载装置的可靠性受到一些外部因素的制约，一旦外部能源中断，加载装置就不能起到预期的作用。

因此，有必要研制无需依赖外能源的关阀起动转矩自动瞬间加载装置。