倒流防止器装置的结构及工作原理分析以能量损失计算

[一]、倒流防止器装置的结构及工作原理分析
无论是环境保护、食品、水资源利用还是人类身体健康与社会和谐等当今社会的重要与热点问题，都与水有着密切的联系，特别是人们每天都离不开的饮用水，卫生检查要求越来越严格，所以对饮用水的处理及防污染问题是非常重要的。水厂送出的水一般来说需要在一系列处理后水质都达到了规定的水质卫生标准要求，并且在通过管网输送到使用者时也达到了规定的水质卫生标准要求，但实际上在输水过程中由于管网、阀门、酉己件材料污染及不洁水回流等原因使得水容易受到不同程度的污染。为人们生活用水的质量，除应管网、阀门、管件材料对输水不产生污染外，还防止输水管网中各种不洁水回流的污染。目前防止输水管网中各种不洁水回流的污染的方法是在可能产生不洁水回流的管道上安装一种叫做倒流防止器装置。但倒流防止器装置的安装对原管网而言增加了额外的能量损失，本文仅对目前各种倒流防止器装置过流结构与能量损失进行分析和计算，希望能对以后倒流防止器装置的应用有借鉴作用。
倒流防止器装置是一种控制管道中流体只能单向动的装置，其功能是在任何情况下防止管道中的流体回流，以达到避免回流造成污染的目的。止回阀是较简单的倒流防止器装置，各类型的止回阀，虽然具有控制液体单向动的作用，但它并不具备防止水回流的功能。先是阀的关闭需要一个过程，在这一过程中，己有不洁水回流；其次阀启闭装置或密封件受到损坏，就会失去防止倒流的作用，所以单一的止回阀不是防止回流污染的装置。目前能防止回流的装置是采用双止回阀与一个泄流阀组成的一种组合结构，泄流阀装在两个止回阀之间。其工作原理是利用流体流过一止回阀时因弹簧阻力和过流水头损失而减压，使压力高于泄流阀腔的压力，而泄流阀膜片上部的压力为压力，膜片上部压力大于泄流阀腔和弹簧阻力，泄流阀维持关闭，流体正常动，当压力与泄流阀腔的压力差小于值时，处于倒流的临界状态，这时泄水阀膜片上部压力小于泄流阀腔和弹簧的压力，泄流阀自动开启，将倒流流体排出管外，同时大量空气进入阀腔，形成空气隔断，流体回流，大于值时泄流阀自动关闭。阀后管网流体压升过阀前端流体压时，如二止回阀密封完好，流体不会回流，此时泄流阀关闭不泄流，当二止回阀密封失效产生渗漏时，泄流阀开启排放流体泄流。
[二]、倒流防止器装置过流件结构能量损失计算
DF41-10倒流防止器装置过流件结构由一个止回阀过流件结构、中间泄流阀过流件结构、二个止回阀过流件结构以及相互之间的过流过度联接空间组成。倒流防止器装置过流件结构能量损失可由各组成件能量损失相加而得。
1倒流防止器装置过流件结构流阻系数过流件结构流阻系数是通过实验获得的，单位、学者做了很多实验，编写出版了许多资料，为方便讨论与计算，根据参考文献，现将目前倒流防止器装置过流件结构有关流阻系数摘录。
闸板式流阻系数较小，直通截止式流阻系数较大，这与前面流体流态分析是一致的。另外，同一种阀不同开度下的流阻系数差别很大，实际上倒流防止器装置在运行中就可能是运行在不同开度下，不可能都是在全开状态下，所以倒流防止器装置在运行中流阻可能很大导致能量损失很大。从以上各表可看出的单蝶板不同开度下的流阻系数除很小开度下较大外，50%以上各开度都不大。可以说，就实际倒流防止器装置运行而言，蝶板型也是较好的一种止回阀过流部件。
2DF41-10倒流防止器装置过流件结构能量损失计算倒流防止器装置能量损失按过流件结构能量损失计算，目前的倒流防止器装置过流件结构设计时，一般是采用相同的两个止回阀和一个泄流阀，泄流阀一般变化很少。在此，为比较倒流防止器装置能量损失，仅对两个止回阀的能量损失进行计算，并按各类止回阀倒流防止器装置全开状态时流体速度2m/s时一年能量损失计。
直径150mm各类止回阀倒流防止器装置全开状态时流体速度2m/s时一年能量损失较大为直通截止式高达8596kW.h，较小的闸阀式仅为120kW.h，二者相差近10倍之多。可见倒流防止器装置设计中节能潜力是很大的，而目前常用的是斜流截止式，斜流截止式直径150mm年能耗也高达3629kW.h。这是目前的情况。据前面分析己知，闸板型虽然能耗较小，但用于止回阀结构密封和传动结构复杂，目前尚不能用，而单蝶板式用于止回阀结构密封和传动结构简单，且能耗与斜流截止式相比也很低，仅为斜流截止式的45.9%，节能率54.1%，节能效果非常显著。可以说单蝶板式止回阀结构的倒流防止器装置是目前的较值得应用的一种节能型倒流防止器装置。
可用于构造倒流防止器装置的止回阀结构有多种型式，其能耗差别很大，应根据能耗大小来止回阀结构，目前应用的多为斜流截止式，从传动、密封及流阻等方面看，单蝶板式是一种好型式。代替斜流截止式节能效果非常显著，在今后设计得尝试。