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根據(jù)水錘理論,止回閥是引發(fā)管道水錘的主要原因,如果在水錘波達(dá)到前已經(jīng)完全關(guān)閉的工況,止回閥處壓力的升高只取決于直接波的壓力值,而不受反射波的影響,屬于停泵直接水錘。停泵直接水錘較大壓力上升值Hmax計(jì)算如下:
Hmax=aV/g (1)
式中V—水流沖擊止回閥的流速,m/s;
α—水錘波速,m/s,α與管道直徑、管壁厚度、管材彈性模量有關(guān),球墨鑄鐵管的α為1000~1300 m/s;
g—重力加速度,g=9.81 m/s2。
表1 DN300靜音止回閥和常用緩閉止回閥的較大水錘壓力
靜音止回閥-1 | 靜音止回閥-2 | 雙籌彈簧止回閥 | 橡膠瓣止回閥 | 旋啟式止回閥 | 多功能控制閥 | ||||||
管道平均壓力/kPa | 水錘升壓比例/% | 管道平均壓力/kPa | 水錘升壓比例/% | 管道平均壓力/kPa | 水錘升壓比例/% | 管道平均壓力/kPa | 水錘升壓比例/% | 管道平均壓力/kPa | 水錘升壓比例/% | 管道平均壓力/kPa | 水錘升壓比例/% |
216.8 | 51.98 | 223.2 | 79.03 | 243.1 | 136.8 | 204.8 | 197.4 | 232.5 | 282.4 | 230.0 | — |
320.3 | 41.74 | 320.4 | 42.45 | 328.7 | 122.5 | 364.4 | 160.2 | 316.1 | 266.7 | 300.0 | — |
397.6 | 41.57 | 464.8 | 43.67 | 432.5 | 130.4 | 392.4 | 157.1 | 435.5 | 254.8 | 400.0 | — |
549.8 | 40.4 | 516.4 | 50.95 | 517.9 | 125.3 | 517 | 179.1 | 496.3 | 227.0 | 496.1 | 46.5 |
631.6 | 47.15 | 612.5 | 53.11 | 617.6 | 121.8 | 593.1 | 176.3 | 600.3 | 206.2 | 615.2 | 53.2 |
注:表中數(shù)據(jù)來(lái)源于汗越閥門(mén)實(shí)測(cè)資料。
不同形式的止回閥導(dǎo)致較大水錘壓力和過(guò)程不同。靜音式止回閥在停泵時(shí),在彈簧力的作用下,閥盤(pán)在水倒流前便快速關(guān)閉,并且在靜音止回閥關(guān)閉前仍保持進(jìn)水,管道內(nèi)微小流段的流速和閥盤(pán)同步,微小流段的流速逐漸為0,閥盤(pán)逐漸同步關(guān)閉,閥盤(pán)關(guān)閉時(shí)閥盤(pán)外的水體是充滿(mǎn)的,繼續(xù)移動(dòng)的微小流段水流與閥盤(pán)間空隙很小,減小了這微小流段重力回流的沖擊作用,降低了較大水錘壓力。關(guān)閥后的水體也有微小負(fù)壓,可使溶解的微量氣體放出。當(dāng)水錘發(fā)生時(shí),由于受到微小氣墊的阻礙,可有利于削弱較大水錘壓力。
表1為在實(shí)驗(yàn)室對(duì)DN300靜音止回閥水錘和其他止回閥水錘壓力試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,在管道工作壓力相近的情況下,不同的止回閥水錘升壓比例不同,靜音止回閥水錘升壓比為50%左右,為其他止回閥(除多功能控制閥)的1/4~1/3。多功能控制閥由于靠壓力泄水,水錘升壓比可為零,但其水頭損失過(guò)大,不宜直接采用。因此,在相同條件下,管道防水錘系統(tǒng)宜優(yōu)先選取靜音止回閥。
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