[發明專利]具備具有猛撞緩解功能的止回閥的水管道系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201680040102.3
• 申請日: 2016-09-12
• 公開（公告）號: CN107850268A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 吳宰旭;梁志錫;梁在九
• 申請（專利權）人: 流動科技株式會社
• 主分類號: F17D1/20
• 分類號: F17D1/20;F17D5/00;F16L55/045;F17D1/14
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 呂琳,宋東穎

技術領域

本發明涉及一種水管道系統，尤其，涉及一種當泵緊急停止時，通過將止回閥后端的流體的一部分供給至止回閥的前端，以降低止回閥的前端與后端的壓力差，從而，能夠緩解止回閥的猛撞現象及因其猛撞現象而引起的水擊現象的水管道系統及其控制方法。

背景技術

一般而言，在水管道系統中緊急停止泵或緊急關閉閥門時，會發生流量和流速急速變化的過度工況(Transient Condition)，此類現象稱為水擊現象或水錘現象(Water Hammer)。這種水擊現象使得管道內的壓力急劇升高，或使得管道內的壓力下降至低于水的飽和蒸氣壓，而發生水蒸汽，其后在柱分離與返回(Column Separation&Return)的過程中，因沖擊波而發生管路的崩潰或破損。

例如，如圖1所示，通常的水管道系統包括：對從吸入側1流入的水進行加壓的泵2；用于移送被加壓的水的主管道10及用于排放從所述主管道10傳送的水的吐出側3。并且，主管道10上還設置有用于防止流體逆流的止回閥4、用于防止水擊的壓力罐5、用于防止振動的柔性接頭(未圖示)及用于限制流向吐出側3的水的截止閥(未圖示)等。

在這種水管道系統中，當緊急停止泵2時，通過主管道10移送的流體將會借助慣性而臨時性地朝向主管道10的主流動方向繼續流動，但是，隨著來自泵2的吐出量急劇減少，泵的后端側(出側)產生負壓的同時，使得管道內產生蒸汽腔(VAPOR CAVITY)，而且，流體的逆流破壞蒸汽腔并造成較高的壓力波，因此會造成主管道10及泵2的破損。從而，為了緩解由蒸汽腔引起的水擊，而設置壓力罐5。

另外，由于止回閥4緊急關閉而引起的猛撞(SLAM)現象也有可能造成水擊現象。水擊現象為，如圖1所示，作為止回閥4的組成部分的閥盤4a，在泵2的驅動期間，會如‘A’一樣，朝向流體的移送方向旋轉開啟，而當泵2緊急停止時，由于流體逆流，會急劇地關閉至‘B’的位置的同時，因受流體的較高壓力，而會形成沖擊波，簡單而言，是指閥盤4a‘哐’的一聲被關閉的現象。如上所述的猛撞現象所引起的沖擊波會傳遞至主管道10及泵2等，導致水管道系統的破損。

如下述式1，可知，上述所述的止回閥的猛撞現象所引起的壓力變化(△H)，可通過止回閥4的閥盤4a關閉的最后一瞬間的流體的逆流速度變化量(△V)而定。

△H＝(C/g)△V式1

(其中，△H：壓力變化(沖擊波)；C：根據管道材質特性的沖擊波傳遞速度；g：重力加速度；△V：流體的逆流速度變化)

具體而言，隨著泵2的緊急停止，吐出量會急劇減少，且經過一定時間以后，流動的流體會開始逆流，從而使得止回閥4的閥盤4a關閉，當閥盤4a關閉的瞬間，逆流的流體會產生急劇的流速變化(閥盤緊急關閉)，如此一來，止回閥4的前端(1次側)會產生負壓或者低壓，而止回閥4的后端(2次側)會產生上升壓力波(猛撞現象)。為了解決該等問題(止回閥閥盤的緊急關閉)，研究了緩閉式止回閥等，但是，閥盤4a越是趨近于關閉，那么其逆流的流體和閥盤4a受逆流的流體的接觸面積會增加，如此一來，閥盤4a更受逆流的力量，因此，閥盤4a的關閉速度會逐漸提升，到最后關閉的瞬間，會因閥盤的關閉速度的加速，仍會出現緊急關閉的問題，而且，還會因初期的閥盤4a的緩閉作用所造成的流體的逆流量或者逆流速度的增加，而產生了更大的猛撞現象。如上所述，當閥盤4a的關閉速度和流體的逆流速度增加的話，可從式1了解到，因流體的逆流速度變化量(△V)的增加，其壓力變化(△H)也將會變大，因此，止回閥的后端(2此側)會瞬間產生較高壓力，據此，會產生水擊(猛撞現象)現象。另外，止回閥前端(一次側)會因這種止回閥4的閥盤4a的緊急關閉而會產生負壓或者低壓，為此，目前，通過設置真空截止閥及空氣閥等予以使用，但是，其并不能起到防止真空發生的效果，而只能夠對所發生的真空起到排解的作用，這時現有技術所能達到的最大限度。

因此，為了緩解如上所述的止回閥4的猛撞而引起的水擊，需要對產生于閥盤4a的前端的負壓或者低壓進行有效的阻斷，并防止閥盤4a前后端的壓力差變極端地變大，以此防止閥盤4a的緊急關閉。

發明內容

本發明要解決的技術問題