[发明专利]具备具有猛撞缓解功能的止回阀的水管道系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水管道系统，尤其，涉及一种当泵紧急停止时，通过将止回阀后端的流体的一部分供给至止回阀的前端，以降低止回阀的前端与后端的压力差，从而，能够缓解止回阀的猛撞现象及因其猛撞现象而引起的水击现象的水管道系统及其控制方法。

背景技术

一般而言，在水管道系统中紧急停止泵或紧急关闭阀门时，会发生流量和流速急速变化的过度工况(Transient Condition)，此类现象称为水击现象或水锤现象(Water Hammer)。这种水击现象使得管道内的压力急剧升高，或使得管道内的压力下降至低于水的饱和蒸气压，而发生水蒸汽，其后在柱分离与返回(Column Separation&Return)的过程中，因冲击波而发生管路的崩溃或破损。

例如，如图1所示，通常的水管道系统包括：对从吸入侧1流入的水进行加压的泵2；用于移送被加压的水的主管道10及用于排放从所述主管道10传送的水的吐出侧3。并且，主管道10上还设置有用于防止流体逆流的止回阀4、用于防止水击的压力罐5、用于防止振动的柔性接头(未图示)及用于限制流向吐出侧3的水的截止阀(未图示)等。

在这种水管道系统中，当紧急停止泵2时，通过主管道10移送的流体将会借助惯性而临时性地朝向主管道10的主流动方向继续流动，但是，随着来自泵2的吐出量急剧减少，泵的后端侧(出侧)产生负压的同时，使得管道内产生蒸汽腔(VAPOR CAVITY)，而且，流体的逆流破坏蒸汽腔并造成较高的压力波，因此会造成主管道10及泵2的破损。从而，为了缓解由蒸汽腔引起的水击，而设置压力罐5。

另外，由于止回阀4紧急关闭而引起的猛撞(SLAM)现象也有可能造成水击现象。水击现象为，如图1所示，作为止回阀4的组成部分的阀盘4a，在泵2的驱动期间，会如‘A’一样，朝向流体的移送方向旋转开启，而当泵2紧急停止时，由于流体逆流，会急剧地关闭至‘B’的位置的同时，因受流体的较高压力，而会形成冲击波，简单而言，是指阀盘4a‘哐’的一声被关闭的现象。如上所述的猛撞现象所引起的冲击波会传递至主管道10及泵2等，导致水管道系统的破损。

如下述式1，可知，上述所述的止回阀的猛撞现象所引起的压力变化(△H)，可通过止回阀4的阀盘4a关闭的最后一瞬间的流体的逆流速度变化量(△V)而定。

△H＝(C/g)△V式1

(其中，△H：压力变化(冲击波)；C：根据管道材质特性的冲击波传递速度；g：重力加速度；△V：流体的逆流速度变化)

具体而言，随着泵2的紧急停止，吐出量会急剧减少，且经过一定时间以后，流动的流体会开始逆流，从而使得止回阀4的阀盘4a关闭，当阀盘4a关闭的瞬间，逆流的流体会产生急剧的流速变化(阀盘紧急关闭)，如此一来，止回阀4的前端(1次侧)会产生负压或者低压，而止回阀4的后端(2次侧)会产生上升压力波(猛撞现象)。为了解决该等问题(止回阀阀盘的紧急关闭)，研究了缓闭式止回阀等，但是，阀盘4a越是趋近于关闭，那么其逆流的流体和阀盘4a受逆流的流体的接触面积会增加，如此一来，阀盘4a更受逆流的力量，因此，阀盘4a的关闭速度会逐渐提升，到最后关闭的瞬间，会因阀盘的关闭速度的加速，仍会出现紧急关闭的问题，而且，还会因初期的阀盘4a的缓闭作用所造成的流体的逆流量或者逆流速度的增加，而产生了更大的猛撞现象。如上所述，当阀盘4a的关闭速度和流体的逆流速度增加的话，可从式1了解到，因流体的逆流速度变化量(△V)的增加，其压力变化(△H)也将会变大，因此，止回阀的后端(2此侧)会瞬间产生较高压力，据此，会产生水击(猛撞现象)现象。另外，止回阀前端(一次侧)会因这种止回阀4的阀盘4a的紧急关闭而会产生负压或者低压，为此，目前，通过设置真空截止阀及空气阀等予以使用，但是，其并不能起到防止真空发生的效果，而只能够对所发生的真空起到排解的作用，这时现有技术所能达到的最大限度。

因此，为了缓解如上所述的止回阀4的猛撞而引起的水击，需要对产生于阀盘4a的前端的负压或者低压进行有效的阻断，并防止阀盘4a前后端的压力差变极端地变大，以此防止阀盘4a的紧急关闭。

发明内容

本发明要解决的技术问题