一、止回阀概述
止回阀又称逆止阀、单向阀,止回阀主要作用是防止介质导流、泵及其驱动装置反转以及容器内介质的泄漏,它只允许介质向一个方向流动,当介质顺流时阀瓣会自动开启,当介质反向流动时能自动关闭。安装时,应注意介质的流动方向与止回阀上的箭头方向一致。对于要求能自动防止介质倒流的场合应选用止回阀。
二、止回阀的分类
止回阀的分类见图6.3.11。
1. 升降式止回阀(lift check valve)
是靠介质压力将阀门打开,当介质逆向流动时,靠自重关闭(有时是借助于弹簧关闭),因此升降式止回阀只能安装在水平管道上;受安装要求的限制,常用于小直径场合DN≤40。作为锅炉给水和蒸汽切断用阀,它具有升降式止回阀和截止阀或角阀的综合功能。它是开闭和逆止功能同时存在的阀门。
2. 旋启式止回阀(swing check valve, flap checkvalve)
是靠介质压力将阀门打开,靠介质压力和重力将阀门关闭,因此它既可以用在水平管道上,又可用在垂直管道上(此时介质必须是自下而上)。一般用于DN≥50。
旋启式止回阀还包括:
①. 单瓣(One Flapper)阀,适用于中等口径的旋启式止回阀;
②. 双瓣(double flapper)阀,适用于较大口径DN≤600旋启式止回阀;
③. 多瓣阀,启闭件是由多个小直径的阀瓣组成,介质停留时或倒流时小阀瓣不会同时关闭,可以减弱水力冲击。由于阀瓣关闭动作平稳,所以阀瓣对阀座的撞击力较小,不会造成密封面的损坏。适用于DN>600的止回阀。
3. 对夹式止回阀(wafer type check valve)
结构尺寸小,制造成本低,常用来代替升降式和旋启式止回阀。
4. 梭式止回阀
是解决DN40的升降式止回阀不能用在竖管上的问题。
5. 底阀(foot valve)
是在泵的吸入管的吸入口处使用的阀门。为防止水中混有异物被吸入泵内,设有过滤网。使用底阀的目的是:开泵前灌注水使泵与入口管充满水;停泵后保持入口管及泵体充满水,以备再次启动;否则泵就无法启动。
典型止回阀见图 6.3.12
三、止回阀的选用
1. 为防止介质逆流,在设备、装置和管道上都应安装止回阀。止回阀一般适用于清净介质,不宜用于含有固体颗粒和黏度较大的介质。
2. 水平升降式止回阀一般用于DN≤50的场合,只能安装在水平管道上。立式升降式止回阀通常用于DN≤100的场合,安装在垂直管道上。DN≥450时,宜选用缓冲型(tilltingng-disc).止回阀;DN=100~400,也可以采用对夹式止回阀,其安装位置不受限制。升降式止回阀可以选用带弹簧的形式,此时的密封性能要比不带弹簧的好。
DN=50~400时,宜采用旋启式止回阀,不允许装在介质由上到下的垂直管道上,可以用在水平管道上,也可用在垂直管道上(流体必须是自下而上),但易引起水锤现象。双瓣止回阀(double disc)往往是对夹式的,是止回阀中最节省空间的,便于管道布置,在大口径上尤其使用广泛。由于普通旋启式止回阀(单瓣型)的阀瓣不能完全开启到90°,有一定流阻,所以当工艺有要求时,可以提出特殊要求(要求阀瓣全启)或采用Y型升降式止回阀。在有可能产生水锤现象的情况下,可以考虑采用带缓闭装置和阻尼机构的止回阀。这种阀门利用管路内介质进行缓冲,在止回阀关闭的瞬间,达到消除或减小水锤的作用,保护管路和防止泵倒流。
3. 直通式升降止回阀在水平管道和垂直管道上都可安装。
4. 对于水泵进口管道,宜选用底阀,底阀一般只安装在泵进口的垂直管道上,并且介质自下而上流动。
5. 升降式较旋启式密封性好,流体阻力大,卧式宜装在水平管进上,立式装在垂直管道上。
6. 旋启式止回阀的安装位置不受限制,它可装在水平、垂直或倾斜的管道上,如装在垂直管道上,介质流向要由下而上。
7. 旋启式止回阀不宜制成小口径阀门,可以做成很高的工作压力,PN可以达到42MPa,而且DN也可以做到很大,最大可达到2000mm以上。根据壳体及密封件的材质不同可以适用任何工作介质和任何工作温度范围。介质为水、蒸汽、气体、腐蚀性介质、油品、药品等。温度范围在-196~800℃之间。
8. 蝶式止回阀的安装位置不受限制,可以安装在水平管道上,它也可以安装在垂直或倾斜的管道上。
9. 隔膜式止回阀适用于易产生水击的管道上,隔膜可以很好地消除介质逆流时产生的水击,它一般使用在低压常温管道上。特别适用于自来水管道上,一般介质工作温度在-20~120℃之间,工作压力<1.6MPa,隔膜式止回阀DN最大可以达到2000mm以上。
10. 球形止回阀可以做成大口径。球形止回阀的壳体材料可以用不锈钢制作,密封件的空心球体可以包聚四氟乙烯材料,在一般腐蚀性介质的管道上也可应用,工作温度在-101~150℃之间,其公称压力≤4.0MPa,公称通径范围在200~1200mm之间。
11. 对于DN50以下的高中压止回阀,宜选用立式升降止回阀和直通式升降止回阀。对于DN50以下的低压止回阀,宜选用蝶式止回阀、立式升降止回阀和隔膜式止回阀。对于DN大于50mm小于600mm的高中压止回阀,宜选用旋启式止回阀。对于DN大于200mm、小于1200mm的中低压止回阀.宜选用无磨损球形止回阀。对于DN大于50mm、小于2000mm的低压止回阀,宜选用蝶式止回阀和隔膜式止回阀。对于要求关闭时水击冲击比较小或无水击的管道,宜选用缓闭式旋启止回阀和缓闭式蝶形止回阀。
四、止回阀的安装应注意事项
1. 在管线中不要使止回阀承受重量,大型的止回阀应独立支撑,使之不受管系产生的压力的影响。
2. 安装时注意介质流动的方向应与阀体所示箭头方向一致。
3. 升降式垂直瓣止回阀应安装在垂直管道上。
4. 升降式水平瓣止回阀应安装在水平管道上。
五、止回阀形式的失效
1. 止回阀内漏形式
①. 密封面破坏:
a.“水锤”现象。止回阀在关闭的瞬间,介质是反向流动的。随着阀瓣的关闭,介质从最大倒流速率迅速降至零,压力迅速升高,产生“水锤”现象,导致阀门损坏。同其他类型的止逆阀相比,旋启式止回阀动作时,“水锤”现象比较明显、冲击力较大。
b. 介质冲刷。在工况不稳,流量、压力波动较大的情况下,阀芯附件受介质的冲刷。
c. 介质腐蚀。高浓度氢气对阀门内部构件的腐蚀作用,导致材料性能下降。
②. 阀瓣破碎:止回阀前后介质压力处于接近平衡而又互相“拉锯”的状态,阀瓣经常与阀座拍打,某些脆性材料制造的阀瓣被打碎。
③. 杂质沉积:物料中有杂质,沉积在密封面上,导致密封不严。
2. 阀体损坏
阀门的轴在高压下吹出。
六、止回阀有关标准
止回阀有关标准,见表6.3.6。
七、有关其他标准
GB/T 12233《通用阀门 铁制截止阀与升降式止回阀》
GB/T 13932《通用阀门 铁制旋启式止回阀》
GB/T 12235《石油、石化及相关工业用截止阀与长降式止回阀》
GB 8464《内螺纹连接闸阀、截止阀、球阀、止回阀通用技术条件》
GB 8465.4《内螺纹连接闸阀、截止阀、球阀、止回阀 基本尺寸 铁制止回阀》
JB/T 53036《止回阀 产品质量分等》
JB/T 7746《紧凑型钢制阀门》
八、国外止回阀规范应用
铸钢旋启式止回阀设计制造按BS 1868;锻钢法兰升降式止回阀设计制造按BS5352。结构长度150~25001b按ASME B16.10。连接端法兰尺寸ASME按ASME B16.5;对接焊端按ASMEB16.25;承插口尺寸按ASME B16.11;螺纹端按ASME B1.20.1。阀门检查和试验按API 598。