止回阀类型选用若干技术探讨.pdf

止 回 阀 类 型 选 用 硇 若 干 技 市 搽 讨 周展浩 宋小鹏 1中国联 合工程公司第二建筑工程设计研究 院 ， 杭州3 1 0 0 1 4 ；2中冶京诚工程技术有 限公 司， 北京1 0 0 1 7 6 摘 要探 讨 了阀前 水 压 小 的部 位 和 关 闭后 密 闭性 能要 求严 密 的部 位 的止 回 阀类 型 选 择 问题 。 分析和应用实例表明， 采用有关闭弹簧的止回阀、 减压 阀等可解决水表 自转 问题 。对地下水 池提 升泵高位水箱、 地下水池变频供水设备 、 消防系统加压 泵等三种供水 系统停泵水锤 的防治和相 应止回阀型号的正确选择进行分析探讨 ， 提 出建议。 关键词 止回阀 有关闭弹簧的止回阀 缓 闭式止回阀 静音式止回阀 水表 自转水锤 0 引言 建筑 给水 排水设计规 范 GB 5 0 0 1 5 --2 0 0 3 3 ． 4 ． 8条对止 回阀类型 的选择提供 了设计依据 ， 结 合笔者在工程设计 过程 中所积 累的一些心得 与体 会 ， 就止回阀类型选择设计中经常出现的一些问题， 谈谈笔者 的看法。 1 阀前水压小的部位 ， 宜选用旋启式、 球式和梭式 止回阀 3 ． 4 ． 8 ． 1 条 旋启式 、 球式和梭式止回阀的主要特点是结构 简单 、 水头损失小 ， 在建筑地下室排水泵出水管处和 高位消防水箱出水管处 防止消防水泵启动后消防 用水流人高位消防水箱 为旋启式 、 球式和梭式止 回 阀的典型应用场所 。 主要原因是排水泵一般压力较低且排水中颗粒 物杂质较多 ， 适用水头损失小 和关闭机械结构简单 的止 回阀， 否则容易 出现止回阀阀瓣被杂质卡住而 失灵 的现象 ； 对高位消防水箱 ， 由于立面要求、 建筑 限高及管理方便等原 因， 在工程实际 中水箱架高一 般离屋顶 1 1T I 左右 ， 出水管处必须采用这种水头损 失小的止回阀， 否则会 出现屋顶高位消防水箱在较 低水位时 ， 因不足以克 服消防设计流量在止 回阀 中 的局部水头损失而无法在重力情况下正常提供消防 山等市政署在城市道路上试用 了“ 自调式防沉降窨 井盖框” ， 通过一年多的跟踪观察 ， 效果 良好 。 上海市宝山区继 2 0 0 8年 7 月在塘后路改造安装 了 2 4 个防沉降窨井， 日前又在水产路安装 1 8 0个 ， 国 权北路安装 6 8 个 。陆续把这一新技术运用到区内主 要市政 道路 的新建 和改造 上。静 安 区市政 配套 自 2 0 0 9 年 3 月开始推进延安路防沉降窨井盖的调换工 作， 除了实施市政雨污水井盖 的改造调换工作 同时， 给水 、 燃气、 信息、 电力等专业单位也按照防沉降的技 术要求， 对延安路的各类公用事业井都将进行调换 。 目前 ， 上海市市管处会 同市政行业协会市政设 施管理专业委员会在全市范围内全面推行 自调式窨 井改造 ， 在迎世博 6 0 0天道路整治行动中， 正在进行 部分重要路段窨井盖的 自调式改造工作 。 5结 语 道路窨井沉降作为一个城市顽疾 ， 越来越受到 社会的关注。上海市通过几个 阶段 的探索和试 用， 选择对道路窨井井体本身进行防沉降优化设计和选 择 自调式防沉降盖座及工艺 ， 并开始在新建和消沉 改造中进行全 面推广。实 际证 明这 些措 施非 常有 效 ， 对改善路况、 减少安全隐患 、 减轻交通压力、 降低 管理成本 ， 解决和应对道路窨井沉 降带来 的一系列 问题， 有着现实意义。 参考文献 1 上海市城市建设设 计院． 上海市排水管道通用 图 第一册 ， 1 9 9 2 2 林光明． 可调式窨井盖． 中国专和』． Z L 2 0 0 8 2 0 0 8 8 2 0 5 ． X 2 0 0 8 6 6 j { 通讯处 2 0 0 4 4 4上海市宝 山区丰翔路 1 3 9 9号 电话 1 5 9 0 0 7 3 8 0 2 5 E - ma i l ws l e ma i l 1 6 3 ． c o m 收稿 日期 2 0 0 9 0 9 1 4 给水 排水V o 1 ． 3 6 No ． 2 2 0 1 0 9 7 水量的情况。 2 关闭后密闭性能要求严密的部位 ， 宜选用有关闭 弹簧的止回阀 3 ． 4 ． 8 ． 2条 关于这点， 规范及其条文说 明都没有说明适用 场所 ， 笔者认为该类止回阀适用在止 回阀前后压力 基本一致 ， 但又不允许 回流的场所 。在止 回阀前后 压力变化很小的情况下， 如果没有选用合适 的止 回 阀， 一般止回阀阀瓣并不起作用或者关闭不完全 ， 止 回阀没有起到有效阻止水流倒流的作用。主要适用 场所有热水器或储水罐 的冷水供水管上 城市给水 管直接供水应采用倒流防止器除外 、 热水系统机械 循环 的第二循环回水管、 冷热水混合器的供水管等 ， 该场所虽然对防止回流要求相对较高， 但 同时由于 建筑给水排水设计规范 5 ． 2 ． 1 3条条文说明及 全 国民用建筑工程设计技术措施节能专篇 给水排水 2 ． 2 ． 3条对冷热水压力差宜在 1 m 以内要求的限 制， 而不能采用密闭性能好的倒流防止器 水头损失 在 3 m 以上 ； 并且其倒流危害性 没有达到 建筑给 水排水设计规范 3 ． 2条 水质和防水质污染各条中 的严重程度 ， 且主要是涉及使用舒适性的。 对于有关闭弹簧的止回阀还有一个容易被忽略 的重要使用场所 分户水表前。下面笔者就谈谈水 表 自转及表前止回阀选型的问题。住宅水表 自转问 题已引起多方关注， 原因是多种因素引起的， 从供水 管网的特点以及 目前所用水表本身 的特性来分析 ， 主要有以下两种原因 1 压力波动。据统计 ， 在管道无空气的情况 下 ， 由此产生的水量很少 ， 一般用户为 l I T I 。 ／ 月 以 下 ， 通常情况下， 这点水量用户不会注意到 ， 同时这 也是 目前计量水平下正常的结果。 2 户内管存在气囊 。据统计 ， 由此产生的水 量少则 2 ～3 r f l 。 ／ 月 ， 多则每月会有几 十 m。 的水量 产生。 解决方法是表前装止回阀， 止 回阀可 以起到阻 止水倒流的作用。在压力升高时 ， 水被压缩， 水表产 生正转； 当压力降低时， 止 回阀 自动关闭 ， 水表不会 产生反转； 同时由于采用恒压变流量的变频供水设 备其管道压力波动较小， 在止回阀前后压力变化很 小的情况下， 选用有关闭弹簧的止回阀也是必须的， 只有这样才能保证 在压力波动较小 时止 回阀也是 9 8给水 排水V o 1 ． 3 6 No ． 2 2 0 1 0 关 闭的。笔者在一个住宅项 目中选用了铜制的有 关 闭弹簧 的小 口径止 回阀 ， 其水 头损失 1 m， 对 没有入住用户的水表计量统计表明可以杜绝水表的 自转。 同时笔者认为表前止 回阀也是规范要求 的“ 关 闭后密闭性能要求严密的部位” ， 建议住宅等户 内水 表有必要在相关的标准图集上明确要求在表前设置 有关闭弹簧的小 口径止 回阀， 接 自可调式减压阀组 的水管或表前设置支管减压 阀除外 减压 阀本身也 是很好的止回阀 ， 既可解决水表 自转 ， 又可防止户 内水回流人给水总管 ， 对防污染也是必要的， 参考设 计 见图 1 。 图 】户 内计 量 水 表 安装 不 葸 3 要求削弱关闭水锤的部位 ， 宜选用有速闭消止回 阀或有阻尼装置的缓闭式止回阀 3 ． 4 ． 8 ． 3 条 建筑给排水 中所涉及的水锤分为开泵水锤、 关 阀水锤、 停泵水锤 ， 其中前两种水锤影响较小， 建筑 给排水专业中需要削弱停泵水锤的部位主要有 地 下水池提升泵高位水箱供水系统 、 地下水池 十 变频供水设备供水 系统、 消防加压供水系统等高扬 程加压系统。为了消除突然停泵时管道中的水锤冲 击波 ， 保护管道及设备不受破坏 ， 上述系统的水泵出 水 口宜选用有速闭消止回阀或有阻尼装置的缓闭式 止回阀， 但两者削弱停泵水锤的机理不同， 前者主要 是避免产生水锤 ， 后者主要是降低 已产生水锤 的破 坏力。 下面就给排水专业容易碰到的各种供水系统的 停泵水锤及防治和相应止回阀型号的正确选择谈谈 笔者 的看法。 3 ． 1 地下水池提升泵十高位水箱 在这种情况 ， 如果高位水箱达高水位而 自动停 泵时， 水泵叶轮在高速运行向停止变化过程中， 将引 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 起加压出水管道 中流速急剧变化 ， 而 出现压力升降 的一种波动过程 ， 在有压管路 中， 由于流速的剧烈变 化和水流的惯性而引起一系列急剧的压力变化和密 度变化， 故水锤一定 会产生。为了减小水锤 ， 笔者 建议 1 提升泵 出水管尽量避免在水平方 向有大 的 转 向， 即地下水池和高位水箱力求水平距离最小 ， 更 要避免水平管段上 的局部抬升， 主要原 因是长管道 系统， 特别是有明显局部凸起 的管道系统 ， 停泵后局 部管道在某个瞬间会产生负压 ， 进而形成水柱分离， 导致产生断流弥合水锤 。 2 水箱进水管出口尽量在最高水位以上 l 倍 管径 ， 既为了防止污染倒流 ， 也使水箱水不成为水锤 水源 。 3 水泵 出 口采用缓 闭止 回阀， 这种 阀门可 以 根据需要在一定范围内对 阀门关闭时问进行调整。 一 般在停电后 5 ～1 0 S内阀门关 闭 7 O ～8 0 ， 剩 余 2 0 ～3 0 的关 闭时间则根据 水泵和管路 的情 况调节 ， 一般在 1 O ～3 0 S范围 ， 以达到既 防止介质 大量倒流 ， 又防止水锤升压的 目的。 以上分析见图 2 。 倒流防 【 器 图 2生 活 提 升 泉 水 锤 防 止 不 蒽 另外说 明两点 如果为 了减少 进水 噪声和 防止 水箱中出现存水死区而要求进水管出 口必须深入水 箱高水位以下的， 则一定要在水箱进水管上设置倒 流防止器， 原 因也是既为了防止污染倒流， 同时也使 水箱水不会虹吸成为水锤水源； 缓闭止回阀剩余开 启度使形成正压水锤的 回冲水流通过 ， 有效地削弱 了水锤的破坏力 ， 但 同时缓闭止 回阀也是有一定负 面影响的 使水泵高速倒转 、 冲击吸水管并产生一定 的破坏力 ， 同时产生水流噪声 。 3 ． 2 地下水池变频供水设备 由于为减弱或完全避免屋 顶水箱 的二次污染， 全国大多数地方的 自来水公司都要求供水采用变频 供水设备直接供水 ， 其水泵 出水 口有很大的比例竟 然采用 了缓闭式止 回阀， 其实这是一个严重 的认识 误区， 笔者知道这是出于减少水锤带来 的破坏力 的 想法 ， 但前面说过 ， 产生水锤 的必要条 件是有 内部 流速和压 力急剧 变化 ， 他们 把高 位水箱 供水 与变 频供水水泵在停止运 行后 可能 出现的状 态完全混 淆 了 1 地下水池 变频供水设备 的水泵工作模式 中， 由于采用变频技术， 水泵叶轮运行频率由出水管 压力控制 ， 停泵不但不会 引起加压 出水管道中流速 急剧变化而出现压力升降 的波动 ， 而且其压力是基 本恒定 的。 2 水泵出口的隔膜式气压水罐不但起稳定压 力 、 调节小流量的作用 ， 而且也可看作气囊式水锤消 除器， 在事故停泵又恰好用水量较大时其将起很好 地 消除水 锤 的作用 。 更严重的是 如果采用缓闭式止回阀 ， 在停泵后 由于止 回阀在 1 5 4 0 S 后才关闭 ， 出水 回流进入水 池 ， 导致 出 口压力下 降， 水泵继续启动 ， 所 以不但 因 加压泵不能停泵而导致 电能 的大量浪费， 而且小流 量或用户不用水时加压泵将在频繁地在交替着启动 和停止 ， 严重影响其工作寿命 。 所 以此处必须采用快 闭式止 回阀， 该 阀结构是 在快闭阀板前采用 导流结构 ， 停 泵时 ， 阀板 同时关 闭， 依靠快闭阀板支撑住回流水柱 ， 使其没有冲击位 移 ， 从而避免产生停泵水锤 。 如 国内某工厂生产的 C VKR型静音式止 回阀， 采用符合水力 学的轮廓设计取得 较佳 的流线 型水 路 ， 内部附有导流体的设计能保证最小的压力损失 ， 静音式止回阀安装于水泵出水 口处可在水流倒流前 先行快速关闭避免产生水锤 、 水击声和破坏性冲击 以达到静音 、 防止倒 流和保护设备 的 目的。C VK R 型静音式止 回阀广泛用于给排水、 消防、 暖通 、 工业 等系统 ， 分析见图 3 。 3 ． 3 消 防系 统加压 泵 对于消防给水系统 ， 由于其扬 程较高 ， 也有 很 多工程 出于防水锤 的需要 ， 在 水泵 出 口采 用缓 闭 式止 回阀， 其 结果 是消 防水泵 在定期 巡检 时有 大 给水排水V o 1 ． 3 6 N o ． 2 2 0 1 0 9 9 w w w . b z f x w . c o m 气压水罐 出水总管 图 3 变 频 供 水 系统 安 装 不 惹 量的高压 回流水 冲击水泵进 口端 ， 使 水泵 高速倒 转并产 生 一 定 的破 坏 力 ， 同时 产 生很 大 的水 流 噪声 。 更严重的是， 有的城市如上海市 ， 由于采用直抽 市政管道的供水方式 进水管压力会提高到与消防 系统工作压力一致， 如果水泵扬程超过 1 0 0 m， 为了 防止损坏整个进水管路及倒流防止器、 闸阀之类的 附件 ， 必须提高其工作压力 ； 并且如果这时水泵再次 启动， 由于进水管压力已与出水管压力基本一致， 出 水管压力因叠加水泵扬程后将瞬间可达 2倍水泵扬 程 ， 对水泵及管路系统带来 了因超压引发的安全问 题 ； 允许直抽市政给水管的工程， 一般水泵吸水管会 与环状室外消火栓管网相连且在环状管网的两路市 政进水管上设置倒流防止器 ， 则高压 回流水对整个 室外消火栓系统管网产生很大的破坏力。 所以， 笔者认为国标图集 0 4 S 2 0 4中 9 ～1 1 是值 得商榷的。 那么消防给水系统会产生严重的水锤问题是否 需要设置缓闭式止回阀来消弱呢下面笔者就此问 题作如下分析 定期巡检 中由于流量较小且在消防 试水停用后才停泵 ， 由于停泵后系统不会出水 ， 系统 本身不存在内部流速和压力的急剧变化 ， 显然不存 在水锤问题； 如果在大流量 的灭火时停泵会有水锤 问题吗笔者的观点是没有， 理由如下 1 稳压装置的隔膜式气压水罐不但起稳定压 力作用， 同样也起气囊式水锤消除器的作用 ， 在水锤 来临时其将起很好地消除水锤的作用 。 2 停泵后 ， 高位屋顶水箱和气 压罐通过各 消 防立管向管路的水柱分离处供水 ， 对水柱分离处起 “ 防水锤充水箱” 的作用， 防止产生水柱分离现象， 极 大地降低了弥合水锤的影响力。 3 各消防系统的多套消防水泵接合器均设置 1 0 0给水排水V o 1 ． 3 6 N o ． 2 2 0 1 0 了安全阀， 即使产生水锤也会 由于安全阀的及时泄 压保证系统的安全 。笔者在一个消火栓系统中曾经 做过试验 ， 稳压型消火栓泵流量 2 0 L ／ s 、 扬程 H一 1 0 0 m， 出口采用静音止回阀， 按每支水枪 5 L ／ s 计 ， 共 4支 ， 2 0 L ／ s 的流量刚好为水泵的工作流量 ， 突然 停泵 ， 水泵出口瞬时最高压力为 1 0 5 m， 水锤影响可 忽略 ， 分析见图 4 。 图 4消 防 系 统 安装 不 恿 所以， 笔者认 为 ， 从消 防水池吸水 的消防系统 水泵 包括消火栓泵和喷淋泵 出口的止 回阀用前 面提到的静音式止 回阀为宜 ， 其作用 如前面叙述 不再重复 ； 如果 消防水泵从 市政给水 管或室外环 状消火栓管网直接 吸水 ， 则水 泵 出 口应该 使用静 音止 回阀， 而不应使用国标推荐 的缓闭式止 回阀。 4结语 止回阀虽然仅仅是一个 附件， 似乎对系统影响 不大 ， 在选型设计和实际采购上普遍不受重视， 但通 过本文的分析 ， 笔者认为 ， 止 回阀的选型设计必须引 起给排水设计师的高度重视， 在不同的情况下选用 适 当的止回阀。 参考文献 1 G B 5 0 0 1 5 2 0 0 3 建筑给水排水设计规 范 2 姜乃 昌． 水泵与泵站． 第 4版． 北京 中国建筑工业 出版社 ， 1 9 9 8 j { 通讯处 3 1 0 0 1 4杭 州市 文晖路 3 0 3号 交通大 厦 4楼 中国联合工程公司第二建筑工程设计研究院 电话 0 5 7 1 8 5 3 9 1 7 2 O ， 1 3 3 9 6 5 7 4 9 5 6 E - ma i l z h o u z h c h i n a c u c ． C O r r l 收稿 日期 2 0 0 9 0 8 1 0 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载