減壓型和低阻力倒流防止器性能的再探討

方亞平

摘 要：目前，業內人士在對于減壓型和低阻力倒流防止器各方面的性能還存在有不同的說法，以下主要就是對減壓型和低阻力倒流防止器的工作原理、機構以及防止回流污染等一些性能方面進行了探究，同時也對回流產生的水利條件、倒流防止器的研究工況，以及這兩種倒流防止器的可靠性和經濟性進行了進一步的探討。

關鍵詞：減壓型；低阻力；倒流防止器；背壓回流；虹吸回流

1.減壓型和低阻力倒流防止器簡介

不論是減壓型還是低阻力型倒流防止器，它們之間都有一些共同點，從所起作用上來講，減壓型倒流防止器和低阻力型倒流防止器都具備防止工況中出現的背壓回流和虹吸回流，除此之外還有另外一個作用，那就是只要進口端被出口端的介質倒流都可以被認為是倒流污染。從結構上來講倒流防止器，減壓型和低阻力型倒流防止器均是由兩級止回閥組成的，除此之外，這兩種倒流防止器還有個共同點，那就是都中間都裝有排泄水裝置，其目的就是為了防止回流污染，所以說，無論是減壓型還是低阻力型從其結構上來講都必須要采用兩級止回閥和中間腔自動泄水裝置組合的結構形式，再者就是倒流防止器在結構上還應保證好在任何密封件損壞或是產生滲漏時，都要保證其出口端介質不會直接回流到進口端。因此，要想衡量這兩種性能，首先就要將出口端壓力的水力條件和兩級止回閥同時滲透的工況作為第一步來考慮。

2.減壓型倒流防止器的結構與工作原理

2.1減壓型倒流防止器的原理

減壓型倒流防止器正向流動時如圖1a所示，2個止回閥被正向壓力水力開啟，泄水閥則被正向壓力水力關閉，而此時的水流才是正向流動的，在背壓回流狀態下，如下圖1b所示，當P3升至P1時（在背壓狀態下），其中兩個止回閥都是會被彈簧快速關閉的，同時泄水閥也會迅速開啟泄流，在虹吸回流的狀況下，也就是下圖中的圖1c，當P1下降到一定程度時，有兩個止回閥是會關閉的，這時的泄水閥也會開啟泄流，并將中間腔泄水進行減壓。

圖1減壓型倒流防止器的原理工作圖

2.1.1泄水閥的工作原理

泄水閥的工作原理主要就是依靠泄水閥瓣上的開啟彈簧與隔膜片，然后通過它們之間上下壓力差來控制泄水閥啟閉的，如上圖1所示。減壓型倒流防止器隔膜片的上腔壓力與進口P1是相同的，而隔膜片的下腔壓力是與中間腔壓力P2相同的，在隔膜上產生泄水閥的關閉力F=（P1-P2)A1（其中的A1為隔膜片的受力面積），而且還與泄水閥的開啟彈簧的開啟緊力T和泄水閥閥瓣的關閉密封力R是相平衡的，當F≥T+R時，這時的泄水閥是關閉的，而當F

2.1.2止回閥的結構及其工作原理

減壓型倒流防止器的第一級止回閥與第二級止回閥都是由閥瓣、閥座和復位彈簧組成的，與一般的止回閥相比較，這種止回閥一般來講它的復位彈簧預緊力是比較硬的。

對于第一級止回閥來說，它的主要作用就是封住進口背壓，然后利用復位彈簧自身的預緊力，首先克服△P對閥瓣的壓差作用力，然后再提供閥瓣與閥座之間的密封力，一般來說，第一級止回閥的復位彈簧預緊力是要能夠產生2倍以上的△P值的水頭損失時，才能夠更好地保證泄水閥的關閉密封性能是最佳的。所以說，第一級止回閥的復位彈簧是保證其密封性的關鍵部件，而且它的預緊力也是較大的，但如果是在流通過程中把產生0.04—0.055MPa的水頭損壞，那么該水頭的損失越大，也就說明泄水閥的密封性就越好。對于第二級止回閥來說，減壓型倒流防止器是完全依賴彈簧來實現防止回流污染功能的，也就是說，當彈簧越硬時，也就說明其安全性與密封性也就越好，但同時耗損也是越大的。而當其回流時，隔斷的安全性與流通時水頭的損失卻是一對矛盾體。

2.1.3減壓型倒流防止器的水頭損失測試

在測試介質為常溫水，流速為3M/S時，減壓型倒流防止器的水頭損失為10M-H2O。水頭損失較大。

3.低阻力型倒流防止器的結構與工作原理

3.1低阻力型倒流防止器的工作原理

這種倒流防止器發明的目的就是為了解決現有的倒流防止器作業不穩定，安全性能差，能量消耗大，以及結構復雜等問題，它的原理主要就是利用水力控制原理，在閥門的進水口和出水口位置分別設有單向閥，而且還在閥體的中部位置設置有套筒與單向閥的組合而進行回流泄水，其安全性高，流阻小，而且介質通過時的水頭損失只有2—3米的水柱，流速為3m/s。它的控制原理與減壓型倒流防止器相比還是有一些區別的，它是主要在第一級止回閥和泄水閥的啟閉時都是為水力控制的。（基本原理如圖2所示）

圖2 低阻力倒流防止器原理

3.2泄水閥的工作原理

低阻力型倒流防止器的泄水閥主要是利用進出口的壓差來控制排水器閥瓣的啟閉的，當啟閉狀態與倒流防止器中的兩個止回閥相反時，其設置是在中間腔上的，主要作用就是在回流條件發生時，也就是P3≥P1時，泄水閥會自動進行開啟，從而使中間腔內的壓力排空，并且還會自動增強兩個止回閥的關閉力，如果止回閥發生了泄漏，所漏介質都是會自動流向中間腔的，然后在經過泄水閥直接將其排到閥外，同時達到防止回流污染的目的。

3.3止回閥的工作原理

止回閥也分為第一級和第二級止回閥，他們的作用都是在回流條件發生時封住進口端和出口端的壓力水，不讓其漏到中間腔，當出口壓力小于進口壓力時，自動開啟通水功能。

低阻力倒流防止器的第一止回閥主要是采用水力控制，也就是說，第一級止回閥的閥瓣上連接有一個截面積大于閥瓣的活塞，以便于用來感應出口壓力，當出現回流，該活塞的第一級止回閥能夠第一時間收到出口壓力直接關閉的消息，只有關閉力足夠強大時，才能夠克服進口壓力時對止回閥瓣的作用力和關閉密封力，進口端的壓力水也只有此時才能夠封住。

第二級止回閥與減壓型防止器的原理是相同的，但有一點是不同的，低阻力倒流防止器的止回閥上會設置復位彈簧，其主要功效是為了讓兩級止回閥關閉時的正向壓差滿足△P1和△P2的要求，從而確保止回閥在關閉的同時時不至于瞬間回流的產生。

4.結語

通過以上的分析與比較可以發現，流速為3M/S時，減壓型倒流防止器的水頭損失為10M-H2O。水頭損失較大，低阻力型倒流防止器的水頭損失只有3M-H2O，水頭損失較小。兩種倒流防止器都具有一樣的防回流性能，而且低阻力型的安全性指標和密封性要比減壓型的更勝一籌，所以說，在以后的使用過程中，低阻力型倒流防止器會越來越廣泛的得到使用。

5.參考文獻

[1] 吳興，李志鵬等人.減壓型和低阻力倒流防止器性能探討[J].給水排水，2009.5.

[2] 季能平.低阻力倒流防止器簡介[J].本期焦點，2010.4.