軸流式止回閥的應(yīng)用

隨著國(guó)內(nèi)大型煉油及乙烯等石化項(xiàng)目的新建和擴(kuò)建 ，石油天然氣長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)和大型乙烯裝置中壓縮機(jī)和大型泵等工況較苛刻的管道系統(tǒng) ，要求選用快速關(guān)閉、較低壓損及噪 的止 回閥。尤其是氣相介質(zhì) ，對(duì)于普通旋啟式 、雙板止回閥，閥門閥板往往存在不能完全打開 ，造成介質(zhì)流動(dòng)不穩(wěn)定 ，壓損大 ，易出現(xiàn)機(jī)械震動(dòng) ，噪聲大等情況 ，從而影響大型壓縮機(jī)和泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn) 。這時(shí)就需要采用特殊型式 的軸流式止回閥，以保證上述設(shè)備管道系統(tǒng)安全有效運(yùn)行。

1、軸流式止回閥功能

     （1）快速關(guān)閉。軸流式止回閥與旋啟式 ，雙板止回閥相比、行程短 ，特別是大口徑閥的相對(duì)行程更短 ，可以實(shí)現(xiàn)快速關(guān)閉。
    （2）將流體系統(tǒng)中水錘的破壞作用降至最低。軸流式止回閥的關(guān)閉完全伴隨著流體的反向流動(dòng) ，短行程保證了閥瓣快速動(dòng)態(tài)響應(yīng) ，并將通過閥門的反向流速降到最低 ，從而可預(yù)防水錘現(xiàn)象的危險(xiǎn)發(fā)生。
    （3）保護(hù)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備不受流體倒流造成的破壞。可完全防止由于介質(zhì)的倒流造成上游設(shè)備的破壞 。
    （4）將管線系統(tǒng)中壓力損耗降至最低。軸流式止回閥采用文丘里式的閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ，流體流經(jīng)閥門流道時(shí)是漸縮 和漸擴(kuò)的過程 ，最大限度減少渦流的產(chǎn)生 ，渦流會(huì)產(chǎn)生流體湍流 ，湍流會(huì)加大壓力損失。
    （5）機(jī)械震動(dòng)小 ，噪聲低。軸流式止回閥可實(shí)現(xiàn)真正無撞擊 ，所以機(jī)械震動(dòng)小 ，相應(yīng)噪聲也低。

2、軸流式止回閥工作原理

    （1）軸流式止 回閥開啟 。閥門的開啟見圖 1(a) ，流體介質(zhì)從內(nèi)截面 A1 處以平均速度 v1 進(jìn)入 ，閥門流道截面積穩(wěn)定減小至閥座口徑截面 A2處(依據(jù)文丘里管原理設(shè)計(jì) )，隨著流道 口徑減小而通過閥門的介質(zhì)流量保持恒定 ，因此流速勢(shì)必增加 ，即在截面 A2 處 ，流體速度增大至 V2 。流道橫截面進(jìn)一步減小至閥門絕對(duì)最小橫截面 A3 時(shí) ，即在內(nèi)閥套和主閥體之間，速度增加至 V3。隨著流體速度的增大 ，每個(gè)截面上靜壓頭的減小 ，導(dǎo)致了靜壓差 ：即閥體截面 A3 處的靜壓小于閥體截面 A1 處的靜壓 。靜壓差的存在提供了部分作用于閥瓣上的力 ，該作用力和流體沖擊閥瓣的沖力的合力開啟閥門。

     （2）閥門的關(guān)閉。閥門的關(guān)閉見圖1(b )，當(dāng)介質(zhì)流量明顯減小時(shí)，靜壓差隨之減小使得彈簧彈力克服流體壓力 ，閥瓣瞬時(shí)響應(yīng)并關(guān)閉閥門，輕型閥瓣及彈簧作用和軸向行程短 ，可確保快速自緩沖響應(yīng) ，閥瓣快速響應(yīng)回位可避免流體逆流和閥門砰擊 ，因此也消除了壓力沖擊波的危險(xiǎn)和水錘的影響 。

3 、軸流式止回閥與其它止回閥的比較

     止回閥主要型式分旋啟式 、雙板式和軸流式 ，三種型式的對(duì)比見圖 2 ，從曲線看出，旋啟式止回閥型式 A ，在動(dòng)態(tài)工況條件下有較長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)問 ，較高的逆流速度會(huì)產(chǎn)生閥門砰擊和有 害的壓力沖擊波。雙板式止回閥型式其響應(yīng)時(shí)間介于旋啟式和軸流式止回閥之間 ；軸流式止 回閥型式C ，當(dāng)管道中介質(zhì)流速減小時(shí) ，彈簧彈力克服作用在閥瓣上漸小的流體壓力 ，觸發(fā) 閥瓣瞬時(shí)關(guān)閉閥門。其結(jié)果具有最小的逆流速度 ，最快的響應(yīng)時(shí)間 ，因此閥門無沖擊 ，避免 了壓力沖擊及水錘現(xiàn)象的影響 。

4、軸流式止回閥國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家比較

    （1）國(guó)內(nèi)情況。國(guó)內(nèi)目前有少數(shù)廠家生產(chǎn) ，但大部分用在水系統(tǒng)管路中，在 乙烯 、石油煉化等行業(yè)使用較少 ，目前國(guó)內(nèi)使用的該類產(chǎn)品主要依靠進(jìn) 口，還沒有進(jìn)行專項(xiàng)開發(fā)研制。
    （2） 國(guó)外情況。這類閥門 ，美國(guó)的克雷恩(CRANE ) 旗 下 的 STOCKHAM公司及荷蘭的M OKVELD公司都具備生產(chǎn)此類產(chǎn)品非常成熟的經(jīng)驗(yàn)。他們都有非常先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段和性能試驗(yàn)手段 ，可保證和驗(yàn)證閥門在各類工況條件下的完整性和可運(yùn)行性。

5、軸流式止回閥主要技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

   （1）確定閥門使用 的通用性及特殊 性工況條件及 閥門配套使用相關(guān) 功能要求 ，提 出具體 產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格書，使閥門有多種密封結(jié)構(gòu) 、最低流阻及多規(guī)格彈簧選擇 ，適用不同工況與流速的要求。
   （2）采用有限元分析計(jì)算軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力和流量 、流阻分析 ，以保障閥體 內(nèi)腔流線型“水滴狀”流道結(jié)構(gòu)和流阻小 ，流量大 ，降低躁聲等，保障閥門結(jié)構(gòu)合理和性能可靠。
   （3）提高彈簧使用壽命 ，在正常流速或一定流速波動(dòng)下，保證 閥門開啟及快速關(guān)閉功能 ，防止閥瓣振動(dòng)及產(chǎn)生噪音 ，保障設(shè)備使用安全。
   （4）研究較短的啟閉行程和彈簧對(duì)低流速變化敏感性 ，減少關(guān)閉時(shí)間和介 質(zhì)倒流沖擊波對(duì)相關(guān)設(shè)備的影響因素。
   （5）采用高精度的加工技術(shù)和控制手段 ，保證閥門啟閉靈活 、準(zhǔn)確。
   （6）采取多級(jí)密封結(jié)構(gòu) ，使密封更可靠。

6、結(jié)語

    軸流式止回閥目前在石油天然氣長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)廣泛應(yīng)用 ，特別是大型乙烯裝置壓縮機(jī)等關(guān) 鍵部位 ，都采用此種型式的止回閥，其口徑較大 ，由于我國(guó)還沒有系統(tǒng)研發(fā)生產(chǎn)此類產(chǎn)品，裝置上用的此種型式閥門基本都是引進(jìn)，進(jìn)口價(jià)格相當(dāng)昂貴 ，為節(jié)省國(guó)家外匯，開發(fā)研制軸流式止回閥是閥門制造廠的迫切任務(wù) 。