軸流式止回閥的應用

隨著國內大型煉油及乙烯等石化項目的新建和擴建 ，石油天然氣長輸管道系統和大型乙烯裝置中壓縮機和大型泵等工況較苛刻的管道系統 ，要求選用快速關閉、較低壓損及噪 的止 回閥。尤其是氣相介質 ，對于普通旋啟式 、雙板止回閥，閥門閥板往往存在不能完全打開 ，造成介質流動不穩定 ，壓損大 ，易出現機械震動 ，噪聲大等情況 ，從而影響大型壓縮機和泵的正常運轉 。這時就需要采用特殊型式 的軸流式止回閥，以保證上述設備管道系統安全有效運行。

1、軸流式止回閥功能

     （1）快速關閉。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行程更短 ，可以實現快速關閉。
    （2）將流體系統中水錘的破壞作用降至最低。軸流式止回閥的關閉完全伴隨著流體的反向流動 ，短行程保證了閥瓣快速動態響應 ，并將通過閥門的反向流速降到最低 ，從而可預防水錘現象的危險發生。
    （3）保護轉動設備不受流體倒流造成的破壞。可完全防止由于介質的倒流造成上游設備的破壞 。
    （4）將管線系統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部結構設計 ，流體流經閥門流道時是漸縮 和漸擴的過程 ，最大限度減少渦流的產生 ，渦流會產生流體湍流 ，湍流會加大壓力損失。
    （5）機械震動小 ，噪聲低。軸流式止回閥可實現真正無撞擊 ，所以機械震動小 ，相應噪聲也低。

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) ，流體介質從內截面 A1 處以平均速度 v1 進入 ，閥門流道截面積穩定減小至閥座口徑截面 A2處(依據文丘里管原理設計 )，隨著流道 口徑減小而通過閥門的介質流量保持恒定 ，因此流速勢必增加 ，即在截面 A2 處 ，流體速度增大至 V2 。流道橫截面進一步減小至閥門絕對最小橫截面 A3 時 ，即在內閥套和主閥體之間，速度增加至 V3。隨著流體速度的增大 ，每個截面上靜壓頭的減小 ，導致了靜壓差 ：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）閥門的關閉。閥門的關閉見圖1(b )，當介質流量明顯減小時，靜壓差隨之減小使得彈簧彈力克服流體壓力 ，閥瓣瞬時響應并關閉閥門，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 ，閥瓣快速響應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 ，三種型式的對比見圖 2 ，從曲線看出，旋啟式止回閥型式 A ，在動態工況條件下有較長的響應時問 ，較高的逆流速度會產生閥門砰擊和有 害的壓力沖擊波。雙板式止回閥型式其響應時間介于旋啟式和軸流式止回閥之間 ；軸流式止 回閥型式C ，當管道中介質流速減小時 ，彈簧彈力克服作用在閥瓣上漸小的流體壓力 ，觸發 閥瓣瞬時關閉閥門。其結果具有最小的逆流速度 ，最快的響應時間 ，因此閥門無沖擊 ，避免 了壓力沖擊及水錘現象的影響 。

4、軸流式止回閥國內外生產廠家比較

    （1）國內情況。國內目前有少數廠家生產 ，但大部分用在水系統管路中，在 乙烯 、石油煉化等行業使用較少 ，目前國內使用的該類產品主要依靠進 口，還沒有進行專項開發研制。
    （2） 國外情況。這類閥門 ，美國的克雷恩(CRANE ) 旗 下 的 STOCKHAM公司及荷蘭的M OKVELD公司都具備生產此類產品非常成熟的經驗。他們都有非常先進的設計手段和性能試驗手段 ，可保證和驗證閥門在各類工況條件下的完整性和可運行性。

5、軸流式止回閥主要技術關鍵點

   （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 功能要求 ，提 出具體 產品的技術規格書，使閥門有多種密封結構 、最低流阻及多規格彈簧選擇 ，適用不同工況與流速的要求。
   （2）采用有限元分析計算軟件進行結構應力和流量 、流阻分析 ，以保障閥體 內腔流線型“水滴狀”流道結構和流阻小 ，流量大 ，降低躁聲等，保障閥門結構合理和性能可靠。
   （3）提高彈簧使用壽命 ，在正常流速或一定流速波動下，保證 閥門開啟及快速關閉功能 ，防止閥瓣振動及產生噪音 ，保障設備使用安全。
   （4）研究較短的啟閉行程和彈簧對低流速變化敏感性 ，減少關閉時間和介 質倒流沖擊波對相關設備的影響因素。
   （5）采用高精度的加工技術和控制手段 ，保證閥門啟閉靈活 、準確。
   （6）采取多級密封結構 ，使密封更可靠。

6、結語

    軸流式止回閥目前在石油天然氣長輸管道系統廣泛應用 ，特別是大型乙烯裝置壓縮機等關 鍵部位 ，都采用此種型式的止回閥，其口徑較大 ，由于我國還沒有系統研發生產此類產品，裝置上用的此種型式閥門基本都是引進，進口價格相當昂貴 ，為節省國家外匯，開發研制軸流式止回閥是閥門制造廠的迫切任務 。