止回阀的关闭特征和时间条件

在扬水泵站输水管道系统中，止回阀承担着防止水泵倒转和水锤防护的重要作用，作为水泵的保护装置，是水泵管路系统较基本的防护设备。现有输水工程上应用的止回阀按其关闭特征来划分，可分为快闭型、缓闭型和分阶段控制关闭型三种。

(1)快闭型止回阀，通常是指关闭时间在3s内的止回阀。目前主要有静音式(喷嘴式或轴流式)止回阀、水力控制式止回阀、弹簧对夹式止回阀、重锤辅助旋启式止回阀和升降式止回阀等。快闭型止回阀要求关闭行程尽量短和阻力小，性能上能在泵后水流回流前关闭较佳；静音式止回阀和水力控制式止回阀在快闭特征上表现较好，尤其是静音式止回阀可在回流发生前15内速闭，可较大化地防止倒流发生，从而较大程度降低压力波动的形成。快闭型止回阀通常结构较为简单、维护方便、廉，通过过渡过程计算和模拟，在能满足较好的水锤压力控制的条件下，应优先选择快闭型止回阀作为泵站防护设备。

(2)缓闭型止回阀，通常是指关闭时间可在10~120s，大口径管道在10~300s可调缓慢关闭的止回阀，主要有液压辅助旋启式止回阀、液压辅助重锤旋启式止回阀、通球旋启式止回阀和水力液控止回阀等。缓闭型止回阀通常是利用液压缸阻尼机构缓闭或隔膜液力缓排的形式控制止回阀的关闭速度，在大口径、长距离的扬水管道上应用效果较好，由于长距离大口径输水管道的水锤波动相时间较长，缓闭可与实际水流停止时间，即流速为零相接近，同时振动小，可以   地控制水锤升压。

(3)分阶段控制关闭型止回阀是在缓闭型止回阀的基础上出的止回阀，在止回阀关闭过程中可分两阶段或三阶段关闭阀门，国内常用两阶段控制关闭型，其较大的优点是可在一阶段关闭阀门70%~80%的开度，剩余20%~30%阀门开度可缓慢关闭，即能满足水泵倒转转速限制，又能较好地控制水锤升压，尤其是弥合性水锤较为突出的管道中，一方面可通过泄流降低止回阀关闭后的压力升幅，另一方面不至于导致水泵反转超速和超时，对于各类扬水泵站断电水锤的适用性较好，尤其是大口径长距离输水管道。大量的案例证明，止回阀即时泄流降压优于   泄压阀高压泄流，但为   起见，应通过水锤防护软件模拟计算水泵反转转速和时间后，确定是否能够使用分阶段控制关闭型止回阀。

止回阀作为管道系统顺流时开启，逆流时关闭的阀门，主要用于防止介质倒流，防止泵及驱动电机反转以及容器内介质泄放；目前使用较普遍的是阀瓣围绕阀体销轴旋转的旋启式止回阀和阀瓣沿着阀体垂直   线移动的升降式止回阀，但以上2种结构的阀门均存在关闭时介质倒流速度从较大降为零，致使管道进水管一侧内压升高，从而产生对管路系统有破坏作用的水锤现象，所以一般止回阀生产口径为50～500 mm。为减小止回阀的水锤效应，扩大止回阀的使用范围，作者设计在原产品基础上，增设缓闭副阀，解决了管道水锤升压问题。

1、旋启式止回阀结构改进

在原旋启式止回阀阀瓣上增设缓闭副阀。副阀安装在主阀阀瓣下侧或两侧且用螺纹联接，介质正常流动阀门开启时，介质压力将副阀打开，介质通过副阀小孔流入主阀出口端，使主阀进水口端卸压，主阀阀瓣开启，主阀前后压力趋于平衡；介质逆流时，主阀阀瓣在逆流介质作用下关闭，而副阀阀体上部为缓冲缸，副阀阀盖旋入阀体上部其盖上有一小孔，副阀阀瓣与其活塞杆空套有   间隙，活塞与缓冲缸之间采用O型橡胶圈密封，活塞下部与阀瓣之间为平面密封；当副阀阀瓣随主阀阀瓣关闭而关闭时，因副阀阀盖小孔的作用，介质通过小孔逐渐流入副阀缓冲缸上腔体，一部分介质通过副阀阀瓣与活塞杆之间的间隙倒流，故副阀活塞是缓慢关闭的。该结构主阀的关闭相当于快关阶段，副阀的缓慢关闭相当于慢关阶段，依据泵站机组水力和机械过渡机理说明该结构设计能   地防止水锤升压。

2、升降式止回阀结构改进

升降式止回阀又名底阀，它可以保持停泵时抽吸所需水柱；该阀结构改进的特点是在主阀阀瓣与阀体支架间增设一缓闭副阀。

阀体与底网间增设一垫环，以增补阀瓣上升的高度；缓冲活塞与缓冲缸采用橡胶密封，阀瓣轴与活塞刚性联接，缓冲缸与阀瓣轴之间间隙较小。当介质顺流时，压力介质推开阀瓣进入主阀体腔，同时推动缓冲活塞上移；当介质倒流时，由于缓冲缸内部开启时已充满介质，而缓冲缸与阀瓣轴之间间隙较小，因此随缓冲缸内介质通过间隙逐渐排出，主阀阀瓣关闭起到缓冲作用，使管网内水锤升压得以控制。

3、止回阀缓闭结构改进前后的试验结果

采用标定过的压力表，由差压变送器将压力信号送示波器进行记录，以标定好的比例R在示波图上读取每一时刻的水锤压力变化值。试验阀门通径为100 mm，系统压力0.5 MPa，流量5 L/s。当泵突然停止，表明动力切断后止回阀进水口侧压力-时间曲线。

(a)为主阀不带缓闭副阀时的结果，较大水锤升压0.53 MPa；(b)为主阀带缓闭副阀时的结果，较大水锤升压0.04 MPa。

4、结论

(1)主阀阀瓣启闭平稳，缓闭副阀结构紧凑，性能。(2)主阀阀瓣先速关后缓闭，可   防止破坏性水锤，扩大止回阀的使用范围。(3)改进结构简单，便于生产和互换。(4)缓闭副阀可检修或   换，无碍止回阀使用。