检查(不返回)阀门安装在管道中,仅允许在一个方向上流动;帮助保护设备和流程。在本教程中解释了不同设计的操作,优势,应用和选择,包括升力,圆盘,摆动和晶片止回阀。
检查阀门或不返回阀门,安装在管道系统中,仅允许在一个方向上流动。它们通过对线流体的反应完全操作,因此不需要任何外部致动。在本文中,预期或期望的流动方向被称为“正向流”,
相反方向的流动称为“反向流动”。
使用止回阀的原因有很多,包括:
这些液压力可以引起一波压力在管道上上下下地流动,直到能量消散。
尽管止回阀可以有效地切断逆流,但在管道的某一段中,它们绝不能代替隔离阀来容纳活蒸汽。
与隔离阀一样,有许多不同的止回阀设计,每一种都适用于特定的应用场合。本模块讨论了不同类型的止回阀及其应用,以及正确的选型方法。
升降式止回阀的结构与截止阀相似,只是阀瓣或阀塞是自动操作的。进口和出口端口由一个锥形塞隔开,该塞位于一个典型的金属座上;在某些阀门中,可以使用弹簧将阀塞固定在阀座上。当进入阀门的流体是向前流动时,流体的压力使锥盆离开阀座,打开阀门。在反向流动时,锥盆返回到其阀座,并由反向流动压力固定在适当的位置。
如果使用金属座椅,则升力止回阀仅适用于在反向流动条件下少量泄漏的应用是可接受的。此外,提升止回阀的设计通常限制其对水应用的用途,随后,它们通常用于防止蒸汽疏水阀和循环冷凝水泵的出口中的冷凝物的逆转。
电梯止回阀的主要优点在于其简单性,随着锥形是唯一的动作部分,阀门是坚固的,需要很少维护。此外,使用金属座椅限制座椅磨损的量。电梯止回阀有两个主要限制;首先,它仅用于在水平管道中安装,其次,其尺寸通常限于DN80,上述DN80,阀门变得太笨重。
活塞式提升式止回阀是标准提升式止回阀的改进。它采用了活塞形状的塞子而不是锥体,并在这个机构中应用了一个阻尼器。阻尼器在运行过程中产生阻尼作用,从而消除由于阀门频繁运行而造成的损坏,例如在管道系统中,阀门易受压力波动或流动方向频繁变化的影响(例如锅炉出口)。
旋启式止回阀由一个与管道内径相同的襟翼或阀瓣组成,悬挂在流道上。当流体向前流动时,流体的压力迫使阀瓣向上铰链,允许流体通过阀门。回流将导致阀瓣关闭在阀座上,阻止流体沿管道返回。在没有流量的情况下,挡板的重量负责阀门的关闭;然而,在某些情况下,可以使用加重杠杆来辅助闭合。从图12.3.2可以看出,整个机构是封闭在一个体内的,使得襟翼可以缩回出流道。
由于阀瓣的重量,旋启式止回阀在开启位置产生相对较高的流体阻力。此外,它们还会产生紊流,因为襟翼“漂浮”在流体上。这意味着旋启式止回阀通常比其他类型的止回阀有更大的压降。
随着流动的突然变化,圆盘可以靠在阀座上而可以造成座椅的显着磨损,并沿管道系统产生游泳器。这可以通过将阻尼机构配合到盘并通过使用金属座椅来限制座椅磨损量来克服。
升降和摆动止回阀往往是笨重的,这限制了它们的尺寸并使它们昂贵。为了克服这一点,已经开发出晶片止回阀。通过定义晶片止回阀是那些旨在适合一组法兰的阀门。这种广泛的定义涵盖了各种不同的设计,包括圆盘止回阀和瓦片旋转或分割光盘止回阀的晶片版本。
盘止回阀由四个主要部件组成:主体,盘,弹簧和弹簧保持器。盘以直角的平面移动到流体的流动,被弹簧抵抗通过保持器保持在适当位置。主体旨在充当便于安装的整体中心环形。如果需要“零泄漏”密封,可以包括软座椅。
当上游压力施加在阀瓣上的力大于弹簧、阀瓣重量和任何下游压力施加的力时,阀瓣被迫离开阀座,允许流体通过阀门。当通过阀门的压差减小时,弹簧迫使阀瓣回到阀座上,在发生回流之前关闭阀门。如图12.3.4所示。弹簧的存在使得阀瓣止回阀可以安装在任何方向。
打开止回阀所需的差压主要由所使用的弹簧类型决定。除标准弹簧外,还有几种弹簧选项:
与所有晶片止回阀一样,盘止回阀的尺寸由相关管道的尺寸决定。这通常可确保阀门正确尺寸,但存在阀门过度或不足的情况。
过大的止回阀通常用阀门连续颤振来表示,即当阀门只是部分打开时,阀门发生重复的开启和关闭。其原因是当阀门开启时,上游压力下降;如果这个压降意味着穿过阀门的压差低于所需的开启压力,阀门将猛然关闭。一旦阀门关闭,压力又开始增加,于是阀门打开,循环往复。
通过选择较小的阀门通常可以整流超大,但应该注意,这将使任何一个流动的阀体上的压降增加。如果这是不可接受的,则可以通过减少盘上的闭合力来克服颤振的效果。这可以通过使用标准春天而不是重型春天来完成,或者通过拆除弹簧。另一种替代方案是使用软座位;这不会阻止喋喋不休,而是降低噪音。然而,必须注意,因为这可能会导致座椅过度磨损。
通径过小会导致通过阀门的压力降过大,在极端情况下,甚至可能阻止流体流动。解决办法是用一个更大的阀门来替换尺寸过小的阀门。
阀瓣止回阀比提升式和标准旋启式止回阀更小、更轻,因此成本更低。阀瓣止回阀的通径仅限于DN125;在此之上,设计变得复杂。通常,这种设计包括一个锥形阀瓣和一个小直径弹簧,弹簧被保留并沿着锥的中心线引导,这是更困难和昂贵的制造。即便如此,这种设计在尺寸上仍被限制在DN250以内。
标准阀瓣止回阀不应用于有剧烈脉动流量的应用场合,例如,在往复式空气压缩机的出口,因为阀瓣的反复冲击可能导致弹簧保持器失效和弹簧的高应力水平。特别设计的保持架可用于这种应用。这些设计通常会减少阀瓣的移动量,从而有效地增加流体阻力,从而增加通过阀门的压降。
阀瓣止回阀的结构允许它们安装在任何位置,包括流体向下流动的垂直管道上。
这些类似于标准的挥杆止回阀,但是没有完全体制的布置,而是当阀门打开时,挡板被迫进入管道的顶部。随后,翼片必须具有比管道的直径较小,因此,进一步增加了阀门的压降,该阀通常高,用于摆动型阀门的阀门。
摆动式止回阀主要用于较大的管道尺寸,通常在DN125上方,因为在较小的管道上,由流体流上的盘“浮动”引起的压降变得显着。此外,由于阀门所需的少量材料,通过使用较大尺寸的尺寸,可以节省大量成本节省。
然而,使用较大尺寸的阀门有一个问题;由于它们的尺寸,圆盘特别沉重,因此当它们关闭时具有大量的动能。当阀门撞击关闭时,这种能量被转移到座椅和工艺流体,这可能导致阀座的座椅损坏并产生水麦克马特。
由于其紧凑的设计和相对较低的成本,晶片止回阀成为大多数应用的首选类型的止回阀。以下是其中一些最常见的应用程序列表:
拆分盘止回阀或双板止回阀设计用于克服摆动和盘式晶片止回阀的尺寸和压降限制。摆动止回阀的翼片基本上是分割和铰接在其中心下方,使得两个盘板仅在一个方向上摆动。盘板通过安装在铰链上的扭转弹簧固定在座椅上。
为了将铰链保持在流动路径的中心,可以使用外部安装的保持销。这些保持器销是阀门的常见泄漏源。改进的设计在内部固定铰链,随着阀机构完全密封在体内,防止泄漏到大气(见图12.3.13)。
阀门通常关闭,因为盘板通过扭转弹簧保持关闭。当流体在向前方向上流动时,流体的压力会使盘板铰接打开,允许流动。在可能发生任何反向流动之前,止回阀通过弹簧关闭止回阀。
如果在开启过程中,阀瓣板的根部与阀座发生摩擦,那么分体式阀瓣止回阀的频繁开启和关闭将很快导致阀座损坏。为了克服这个问题,阀瓣的后跟在阀门初始开启时升高,阀瓣完全在铰链上旋转,而不是在阀座面上。
止回阀的拆分盘类型与其他类型的止回阀有几个优点:
上述类型的止回阀是在蒸汽、凝结水和液体系统中最常见的类型。不过,还有其他几种类型。下面列出的三种类型主要适用于液体应用,随后可能在冷凝系统中发现:
由于大多数类型的止回阀适用于液体和气体系统,制造商通常以水的压力损失表的形式显示通过阀门的压降。典型的压力损失图表如图12.3.17所示。它显示了特定阀门通径和水流量(m³/ h)下通过特定止回阀的压降。
为了确定其他液体通过止回阀的压降,需要计算当量水体积流量,使用式12.3.1中的公式:
一旦确定了当量水体积流量,通过阀门的压降就可以从图表中读取,使用与水相同的方法,选择当量水体积流量而不是实际体积流量。
需要注意的是,体积流量(m³/h)通常用于液体应用,而在蒸汽应用中,通常使用质量流量(kg/h)。为了将kg/h转化为m³/h,需要将质量流量乘以特定工作压力和温度的特定体积(单位为kg/m³)(见公式12.3.2)。
或者,如果指定了阀门的te Kv值,则可以使用模块12.2中概述的方法确定通过阀门的压降。
12.3.1例子
确定DN65止回阀的压降,在8巴g处通过1 200kg / h的饱和蒸汽。使用图12.3.17所示的压降特性。
解决方案:
第一步是计算体积流量:
从8 bar gauge蒸汽表,vg = 0.214 9 m³/kg
使用图12.3.18,阀门的压降约为0.085巴。