減壓型和低阻力倒流防止器性能的再探討

方亞平

摘 要：目前，業(yè)內(nèi)人士在對(duì)于減壓型和低阻力倒流防止器各方面的性能還存在有不同的說法，以下主要就是對(duì)減壓型和低阻力倒流防止器的工作原理、機(jī)構(gòu)以及防止回流污染等一些性能方面進(jìn)行了探究，同時(shí)也對(duì)回流產(chǎn)生的水利條件、倒流防止器的研究工況，以及這兩種倒流防止器的可靠性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了進(jìn)一步的探討。

關(guān)鍵詞：減壓型；低阻力；倒流防止器；背壓回流；虹吸回流

1.減壓型和低阻力倒流防止器簡介

不論是減壓型還是低阻力型倒流防止器，它們之間都有一些共同點(diǎn)，從所起作用上來講，減壓型倒流防止器和低阻力型倒流防止器都具備防止工況中出現(xiàn)的背壓回流和虹吸回流，除此之外還有另外一個(gè)作用，那就是只要進(jìn)口端被出口端的介質(zhì)倒流都可以被認(rèn)為是倒流污染。從結(jié)構(gòu)上來講倒流防止器，減壓型和低阻力型倒流防止器均是由兩級(jí)止回閥組成的，除此之外，這兩種倒流防止器還有個(gè)共同點(diǎn)，那就是都中間都裝有排泄水裝置，其目的就是為了防止回流污染，所以說，無論是減壓型還是低阻力型從其結(jié)構(gòu)上來講都必須要采用兩級(jí)止回閥和中間腔自動(dòng)泄水裝置組合的結(jié)構(gòu)形式，再者就是倒流防止器在結(jié)構(gòu)上還應(yīng)保證好在任何密封件損壞或是產(chǎn)生滲漏時(shí)，都要保證其出口端介質(zhì)不會(huì)直接回流到進(jìn)口端。因此，要想衡量這兩種性能，首先就要將出口端壓力的水力條件和兩級(jí)止回閥同時(shí)滲透的工況作為第一步來考慮。

2.減壓型倒流防止器的結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1減壓型倒流防止器的原理

減壓型倒流防止器正向流動(dòng)時(shí)如圖1a所示，2個(gè)止回閥被正向壓力水力開啟，泄水閥則被正向壓力水力關(guān)閉，而此時(shí)的水流才是正向流動(dòng)的，在背壓回流狀態(tài)下，如下圖1b所示，當(dāng)P3升至P1時(shí)（在背壓狀態(tài)下），其中兩個(gè)止回閥都是會(huì)被彈簧快速關(guān)閉的，同時(shí)泄水閥也會(huì)迅速開啟泄流，在虹吸回流的狀況下，也就是下圖中的圖1c，當(dāng)P1下降到一定程度時(shí)，有兩個(gè)止回閥是會(huì)關(guān)閉的，這時(shí)的泄水閥也會(huì)開啟泄流，并將中間腔泄水進(jìn)行減壓。

圖1減壓型倒流防止器的原理工作圖

2.1.1泄水閥的工作原理

泄水閥的工作原理主要就是依靠泄水閥瓣上的開啟彈簧與隔膜片，然后通過它們之間上下壓力差來控制泄水閥啟閉的，如上圖1所示。減壓型倒流防止器隔膜片的上腔壓力與進(jìn)口P1是相同的，而隔膜片的下腔壓力是與中間腔壓力P2相同的，在隔膜上產(chǎn)生泄水閥的關(guān)閉力F=（P1-P2)A1（其中的A1為隔膜片的受力面積），而且還與泄水閥的開啟彈簧的開啟緊力T和泄水閥閥瓣的關(guān)閉密封力R是相平衡的，當(dāng)F≥T+R時(shí)，這時(shí)的泄水閥是關(guān)閉的，而當(dāng)F

2.1.2止回閥的結(jié)構(gòu)及其工作原理

減壓型倒流防止器的第一級(jí)止回閥與第二級(jí)止回閥都是由閥瓣、閥座和復(fù)位彈簧組成的，與一般的止回閥相比較，這種止回閥一般來講它的復(fù)位彈簧預(yù)緊力是比較硬的。

對(duì)于第一級(jí)止回閥來說，它的主要作用就是封住進(jìn)口背壓，然后利用復(fù)位彈簧自身的預(yù)緊力，首先克服△P對(duì)閥瓣的壓差作用力，然后再提供閥瓣與閥座之間的密封力，一般來說，第一級(jí)止回閥的復(fù)位彈簧預(yù)緊力是要能夠產(chǎn)生2倍以上的△P值的水頭損失時(shí)，才能夠更好地保證泄水閥的關(guān)閉密封性能是最佳的。所以說，第一級(jí)止回閥的復(fù)位彈簧是保證其密封性的關(guān)鍵部件，而且它的預(yù)緊力也是較大的，但如果是在流通過程中把產(chǎn)生0.04—0.055MPa的水頭損壞，那么該水頭的損失越大，也就說明泄水閥的密封性就越好。對(duì)于第二級(jí)止回閥來說，減壓型倒流防止器是完全依賴彈簧來實(shí)現(xiàn)防止回流污染功能的，也就是說，當(dāng)彈簧越硬時(shí)，也就說明其安全性與密封性也就越好，但同時(shí)耗損也是越大的。而當(dāng)其回流時(shí)，隔斷的安全性與流通時(shí)水頭的損失卻是一對(duì)矛盾體。

2.1.3減壓型倒流防止器的水頭損失測(cè)試

在測(cè)試介質(zhì)為常溫水，流速為3M/S時(shí)，減壓型倒流防止器的水頭損失為10M-H2O。水頭損失較大。

3.低阻力型倒流防止器的結(jié)構(gòu)與工作原理

3.1低阻力型倒流防止器的工作原理

這種倒流防止器發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有的倒流防止器作業(yè)不穩(wěn)定，安全性能差，能量消耗大，以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，它的原理主要就是利用水力控制原理，在閥門的進(jìn)水口和出水口位置分別設(shè)有單向閥，而且還在閥體的中部位置設(shè)置有套筒與單向閥的組合而進(jìn)行回流泄水，其安全性高，流阻小，而且介質(zhì)通過時(shí)的水頭損失只有2—3米的水柱，流速為3m/s。它的控制原理與減壓型倒流防止器相比還是有一些區(qū)別的，它是主要在第一級(jí)止回閥和泄水閥的啟閉時(shí)都是為水力控制的。（基本原理如圖2所示）

圖2 低阻力倒流防止器原理

3.2泄水閥的工作原理

低阻力型倒流防止器的泄水閥主要是利用進(jìn)出口的壓差來控制排水器閥瓣的啟閉的，當(dāng)啟閉狀態(tài)與倒流防止器中的兩個(gè)止回閥相反時(shí)，其設(shè)置是在中間腔上的，主要作用就是在回流條件發(fā)生時(shí)，也就是P3≥P1時(shí)，泄水閥會(huì)自動(dòng)進(jìn)行開啟，從而使中間腔內(nèi)的壓力排空，并且還會(huì)自動(dòng)增強(qiáng)兩個(gè)止回閥的關(guān)閉力，如果止回閥發(fā)生了泄漏，所漏介質(zhì)都是會(huì)自動(dòng)流向中間腔的，然后在經(jīng)過泄水閥直接將其排到閥外，同時(shí)達(dá)到防止回流污染的目的。

3.3止回閥的工作原理

止回閥也分為第一級(jí)和第二級(jí)止回閥，他們的作用都是在回流條件發(fā)生時(shí)封住進(jìn)口端和出口端的壓力水，不讓其漏到中間腔，當(dāng)出口壓力小于進(jìn)口壓力時(shí)，自動(dòng)開啟通水功能。

低阻力倒流防止器的第一止回閥主要是采用水力控制，也就是說，第一級(jí)止回閥的閥瓣上連接有一個(gè)截面積大于閥瓣的活塞，以便于用來感應(yīng)出口壓力，當(dāng)出現(xiàn)回流，該活塞的第一級(jí)止回閥能夠第一時(shí)間收到出口壓力直接關(guān)閉的消息，只有關(guān)閉力足夠強(qiáng)大時(shí)，才能夠克服進(jìn)口壓力時(shí)對(duì)止回閥瓣的作用力和關(guān)閉密封力，進(jìn)口端的壓力水也只有此時(shí)才能夠封住。

第二級(jí)止回閥與減壓型防止器的原理是相同的，但有一點(diǎn)是不同的，低阻力倒流防止器的止回閥上會(huì)設(shè)置復(fù)位彈簧，其主要功效是為了讓兩級(jí)止回閥關(guān)閉時(shí)的正向壓差滿足△P1和△P2的要求，從而確保止回閥在關(guān)閉的同時(shí)時(shí)不至于瞬間回流的產(chǎn)生。

4.結(jié)語

通過以上的分析與比較可以發(fā)現(xiàn)，流速為3M/S時(shí)，減壓型倒流防止器的水頭損失為10M-H2O。水頭損失較大，低阻力型倒流防止器的水頭損失只有3M-H2O，水頭損失較小。兩種倒流防止器都具有一樣的防回流性能，而且低阻力型的安全性指標(biāo)和密封性要比減壓型的更勝一籌，所以說，在以后的使用過程中，低阻力型倒流防止器會(huì)越來越廣泛的得到使用。

5.參考文獻(xiàn)

[1] 吳興，李志鵬等人.減壓型和低阻力倒流防止器性能探討[J].給水排水，2009.5.

[2] 季能平.低阻力倒流防止器簡介[J].本期焦點(diǎn)，2010.4.