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两种典型结构轴流式止回阀的比较

发布时间:2023/09/02发布来源:

随着国内对能源的消费量的增加,天然气长输管线得到了巨大的发展。在大力发展管道输送的同时,对设备的可靠性也提出了更高的要求。为了保护压缩机或泵安全运行,一般在压缩机或泵出口设置防止介质倒流的止回阀。然而对于普通的旋启式、双板止回阀,阀门阀板往往存在不能完全打开,造成介质流动不稳定、压损大、噪声大等问题,从而影响大型压缩机或泵的正常运转。这时就需要采用特殊形式的轴流式止回阀,以保证 上述设备管道系统安全有效运行。现在长输管线尤其是干线上应用的轴流式止回阀几乎均采用国外品牌,但是在实际运行过程中发现国外产品不一定能够安全可靠地运行,因此从保证国家能源安全的角度出发 ,选择何种类型的轴流式止回阀并实现关键轴流式止回阀的国产化显得尤其重要。


轴流式止回阀是一种流动介质呈轴线流动且流道沿轴线高度对称的止回阀,轴流式止回阀主要由单一结构的阀体、阀套、阀瓣 、阀杆、阀座、衬套、弹簧和其他紧固件密封件等组成。


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圆盘形轴流式止回阀典型结构组成


1 阀套 2.衬 套 3 弹簧 4.阀杆 5 阀瓣 6 阀座 7 阀体


   

但是在实际的使用中,发现其实存在两种结构的轴流式止 回阀。圆盘形阀瓣结构的轴流式止回阀,另一种则是圆环形轴流式止回阀,在国家标准G B/T21387中,又将其叫做环盘形轴流式止回阀。下文统称环盘形轴流式止回阀。对于该两种结构的轴流式止回阀,对其结构优劣做如下分析。


1.圆盘形轴流式止回阀

    

如图1所示,圆盘形轴流式止 回阀阀体为整体结构,连续的阀体无任何向外的泄漏点。阀体流道由阀体内壁和过流元件构成,呈轴对称 ;阀体流道一般采用文丘里原理设计,即保证阀门在关闭时流道具备高的流速以使阀瓣前后形成压差,保证阀瓣的开启,同时实现稳定输送介质并保证阀瓣具备稳定的位移状态。在保证介质流经阀门后具备好的流态外,该类型轴流式止回阀一般将阀杆设计得很长,长的导向长度和短的启闭行程结构,保证阀门具备良好的对中性和启闭性能;从而确保阀门稳定的运行。圆盘形轴流式止回阀的阀瓣与阀杆连接在一起作为阀门运动过程中的主要运动件和关闭件。阀瓣一般做成弧形的单阀瓣,以使其既能与阀体形成良好的流动通道,又能使阀瓣在满足强度和刚度的条件下,获得最小的惯性,这对减少阀门的流阻有重要的意义,对最大程度减少阀门关闭时阀瓣对阀座的撞击也具有一定的意义。弹簧一般设计为单一弹簧结构,且一般均设置在阀瓣后方起推动阀瓣迅速响应介质流量变化而关闭阀门的作用。弹簧加载结构,保证在泵或压缩机停止后 ,阀瓣能够迅速响应介质的变化,以致迅速关闭,防止大量介质回流而影响泵或压缩机正常使用。该类型轴流式止回阀密封结构基本上都采用金属密封+软密封的复合密封方式,密封可靠 ,但是要做到真正的零泄漏密封 ,还具有相当的难度。稳定响应介质流量的变化并实现可靠密封是该类型轴流式止回阀的最大优点。但是为了保证介质通过阀门后具有较好的压力恢复能力,该类型轴流式止回阀一般设计得较长 ,将导致成本增加。

     

圆盘形轴流式止回阀结构简单,各关键结构设计稳定可靠,适宜除了含高浓度颗粒介质的矿浆之外所有介质的输送。但是在输送低温和高温介质时,应考虑密封件的耐用性。


2.环盘形轴流式止回阀

    

环盘形轴流式止 回阀结构如 图4所示 ,同圆盘形轴流式止回阀一样,环盘形轴流式止回阀也具备单体结构 ,即在单一的阀体内设置过流通道 ,与圆盘形轴流式止回阀不同的是,该类型轴流式止回阀具有两个过流通道 ,一个为阀体与阀瓣和导流体形成的外涵道 ,另一个为由设置在阀体上的内导流体与阀瓣和导流体形成的内涵道。由于该种通道结构的设计 ,保证了可以将阀体设计成较短的结构,同时内外涵道的设计可有效降低阀门运行中的噪声水平。但是由于内涵道与外涵道间的内导流体 占据了过流通道内较大的面积,阀门的流通能力将大打折扣,尤其是在高流量输送条件下,该阀的流通能力的不足将更加明显。导流体与阀体以及其他内件装好后 ,通过一个细长的紧固螺栓连接固定,以此形成上述流线型的内外涵道。该类型轴流式止回阀过流元件均从阀体后端装入,保证了过流通道可通过机械加工以获得低的表面粗糙度值,这对于降低流阻是有利的。环盘形轴流式止回阀的阀座设计在阀体的内壁和用筋与之相连的前导流体上,共两道密封面 ,即内外环密封面。由于阀座密封面的内外环设计 ,使得阀瓣的形状为环盘形结构,因此阀瓣本身的受力状况得到改善,即便是在高压力情况下,阀瓣的厚度也不到其他类型轴流式止回阀阀瓣厚度的三分之一,这将大大减轻阀门的重量。但是,环盘形阀瓣要求具有内外两个密封面,这对加工形设备要求极高 ,且加工精度还不能很好的保证。环盘形轴流式止回阀一个最大的特点是其阀瓣处于浮动状态,阀瓣的定位仅由几片放射状的导向片支撑,在导向片的后端设置一颗弹簧,以提供关闭阀瓣时需要的回座的力。但是随着阀门口径和压力的增大,阀瓣的增大的阀瓣的重量带给导向片的破坏力将决定该类型轴流式止回阀使用效果和使用寿命。

    

环盘形轴流式止回阀结构复杂,关键的运动件阀瓣在结构上存在不稳定性,适宜小口径低频启闭工况,在大口径环境尤其不适宜波动较大的气体介质的输送 。在输送低温和高温介质时,只要保证阀体材料适用性即可。

    

圆盘形轴流式止回阀制造厂家以荷兰的MOKVELD 最为著名 ,国内也有几个厂家在制造该种结构止回阀,但是在中石油系统有业绩的厂家不多。由于环盘形结构的加工制造难度和其本身存在的结构缺陷,国内几乎没有厂家生产制造。