缓闭止回阀的应用计算

缓闭止回阀的应用计算

Applied computation of cushion check valve

李国君

中山市新环环保工程有限公司广东省中山市邮编528400

摘要：某污水处理厂提升泵关闭时产生的水锤现象对提升泵及出水口的普通止回阀造成极大的冲击力，影响提升泵及止回阀的正常运行。通过计算可得，调节止回阀的关闭时间能明显减小水锤压力，因此应用缓闭止回阀代替普通止回阀，降低水锤作用对设备及管道不良影响。关键词：提升泵；水锤计算；缓闭止回阀

作者简介：

一、概况

某污水处理厂提升泵房安装有提升泵1台（H=180kPa，Q=700m3/h），出水口装有普通止回阀1台（与上游水头差为60kPa），提升泵出口至止回阀管道长度为18m，止回阀至细格栅池管道长度为148m，管道内径为0.41m。

由于提升泵由软启动控制，关闭时是瞬时关闭，其产生的水锤现象对提升泵及出水口的普通止回阀造成极大的冲击力，造成提升泵及止回阀经常出现故障，影响了设备的正常运行。

二、水锤计算

水锤计算公式为：

H max＝ (1+h m)H0

式中H max——最大水锤压力，kPa

H0——上、下游水头差或水泵扬程，kPa

h m——最大水锤压力相对值，h m＝σ［σ+（σ2+4)1/2］／2

式中σ——水管特性常数，σ＝Lυ0／（ghTs）

L——管道长度，m。

Ts——止回阀关闭时间，普通止回阀为1s。

h——上、下游水头差或水泵扬程，m。

1、水泵处水锤：

提升泵最大流量为Q=700m3/h，上游至水泵处水头差H0=180kPa，水泵出水管内径为0.41m，可得水泵处流速为υ0=1.48 m/s，管道长度为166m，即

σ＝Lυ0／（ghTs）=166×1.48/（9.81×18.3×1）=1.37

h m＝σ［σ+（σ2+4)1/2］／2=1.37×［1.37+（1.372+4)1/2］／2=2.6

H max＝(1+h m)H0＝（1+2.6）×180=648kPa=0.648MPa。

2、止回阀处水锤：

提升泵最大流量为Q=700m3/h，上游至止回阀处水头差H0=60kPa，止回阀处水管内径为0.41m，可得止回阀处流速为υ0=1.48 m/s，管道长度为148m，即

σ＝Lυ0／（ghTs）=148×1.48/（9.81×6.11×1）=3.65

h m＝σ［σ+（σ2+4)1/2］／2=3.65×［3.65+（3.652+4)1/2］／2=14.26

H max＝(1+h m)H0＝（1+14.26）×60=915.6kPa=0.9156MPa＜1.0MPa

三、计算分析

某污水处理厂提升泵在水泵关闭时受到的瞬间水锤作用为0.648MPa，冲击力极大，因此容易发生故障。

而某污水处理厂所用的止回阀板公称压力为1 .0MPa，根据上述计算可得，普通止回阀在水泵关闭时受到的瞬间水锤作用为0.9156MPa，很接近止回阀板能承受的1.0MPa压力，由于该止回阀是常用设备，其通过多年的水压的不断压击，因此也经常出现故障。

由上述水锤计算公式可知，水泵及止回阀板受到的水锤作用力跟止回阀板关闭的时间成反比，止回阀板关闭时间越长，所受的水锤作用力越小，参见“水锤计算数据表”。

水锤计算数据表（单位：kPa）

止回阀关闭时间

位置

1s 2s 3s 4s 5s 水泵处648 350.9 284 252.5 235.6

止回阀处915.6 309.3 190.4 144.8 122.6

由上表可得，当止回阀关闭的时间变为2s时，提升泵及止回阀处受到的水锤作用力明显减少，并且止回阀处受到的水锤作用力远低于了其1.0MPa公称压力，使得止回阀能安全运行。止回阀关闭时间越长，提升泵及止回阀受到的水锤作用力越小。因此，为减小提升泵关闭时水锤作用对提升泵及止回阀板的压力，可考虑将现有止回阀更换为缓闭式止回阀（该类型止回阀关闭时间一般为3s-5s），保证水泵及止回阀长期正常运行。

四、结语

止回阀关闭时间由一般的1秒延迟到2秒以上时，水泵关闭时的水锤压力明显减少，对提升泵及止回阀的不良影响也明显减少，因此，将普通止回阀更换为缓闭止回阀可有利于设备的正常运转，能保障污水处理厂的稳定运行。

自更换缓闭止回阀后，提升泵及缓闭止回阀运行1年来无故障。

参考文献

［1］王洪臣主编，【城市污水处理厂运行控制与维护管理】北京，科学出版社，1997 ［2］魏先勋主编，【环境工程设计手册】长沙，湖南科学技术出版社，1992