壓力波動(dòng)預(yù)止閥優(yōu)化分析

壓力波動(dòng)預(yù)止閥是一種自動(dòng)控制閥，它被用于減小因水泵開(kāi)啟和關(guān)閉或停電而造成停泵時(shí)管道系統(tǒng)中引起的壓力波動(dòng)，能夠可靠地保護(hù)水泵及水泵站。此閥門是一種導(dǎo)閥控制的水力控制閥。閥門的兩端的壓力差是驅(qū)動(dòng)它開(kāi)啟關(guān)閉的能量來(lái)源。

當(dāng)泵的動(dòng)力突然中斷時(shí)，立即開(kāi)始關(guān)泵后的閥門，此時(shí)閥后水柱由于慣性繼續(xù)向前流動(dòng)，因此此時(shí)的關(guān)閥動(dòng)作相當(dāng)于關(guān)閉首段的閥門，這會(huì)使閥后緊鄰的流體膨脹，密度減小，壓力減小，管材受到壓縮。這種現(xiàn)象一小段接 著一小段地傳播下去，其方向?yàn)橛伤枚讼蛑鴫核兀瑢?huì)產(chǎn)生由泵端向出水池方向傳播的負(fù)壓波。若此負(fù)壓達(dá)到水的飽和蒸汽壓，而水柱仍繼續(xù)向前流動(dòng)，則水發(fā)生冷沸、汽化，在 閥后產(chǎn)生空穴段。有時(shí)為了消除過(guò)大的水錘壓力，不得不采用壓力波動(dòng)預(yù)止閥。對(duì)于事故斷電后關(guān)閥的情況，若在水泵出口后加裝壓力波動(dòng)預(yù)止閥，當(dāng)壓力降低到某設(shè)定值時(shí)，壓力波動(dòng)預(yù)止閥打開(kāi)，將會(huì)開(kāi)閥泄流，以達(dá)到將系統(tǒng)返回的高的壓力波動(dòng)泄放出去，保證管線系統(tǒng)的安全運(yùn)行的目的。但是，壓力波動(dòng)預(yù)止閥的 開(kāi)啟將會(huì)使系統(tǒng)泄流，一方面水泵后水泵控制閥門關(guān)閉使系統(tǒng)流量減少，另一方面壓力波動(dòng)預(yù)止閥開(kāi)閥泄流，使得系統(tǒng)中的流量很容易出現(xiàn)“拉空”現(xiàn)象。這樣加裝壓力波動(dòng)預(yù)止閥可能會(huì)進(jìn)一步地惡化系統(tǒng)的負(fù)壓。

針對(duì)壓力波動(dòng)預(yù)止閥的缺陷，可以對(duì)壓力波動(dòng)預(yù)止閥的開(kāi)閥時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化控制。壓力波動(dòng)預(yù)止閥原本是在系統(tǒng)壓力首次降低到某設(shè)定值時(shí)（如設(shè)計(jì)工況下泵出口壓力的一半）就開(kāi)啟泄流，從而將系統(tǒng)返回的高壓力波動(dòng)泄放出去。這樣管路中的壓力正處于迅速減小的過(guò)程當(dāng)中，此時(shí)開(kāi)啟閥門泄流勢(shì)必會(huì)惡化系統(tǒng)的負(fù)壓，導(dǎo)致負(fù)壓值增大。如果采取某措施（如延時(shí)機(jī)構(gòu)等），控制壓力波動(dòng)預(yù)止閥的開(kāi)閥時(shí)間，使在泵出口閥后的壓力在迅速減小到壓力最低點(diǎn)的過(guò)程中不開(kāi)啟，而在其壓力逐漸回升的過(guò)程中開(kāi)閥泄流（壓力波動(dòng)預(yù)止閥開(kāi)閥壓力同樣設(shè)為設(shè)計(jì)工況下泵出口壓力的一半）。即優(yōu)化后的預(yù)止閥的開(kāi)閥跟優(yōu)化前相比，閥門的開(kāi)啟存在一定時(shí)間上的滯后。這樣即使開(kāi)啟了壓力波動(dòng)預(yù)止閥使系統(tǒng)流量部分泄放而造成壓力降低，但由于此時(shí)管路中的壓力已經(jīng)處于迅速回升的過(guò)程之中，因此總體效果是系統(tǒng)的壓力還是變大的，不會(huì)引起較明顯的負(fù)壓效果。這種采用延遲開(kāi)閥方案避免了因系統(tǒng)壓力波動(dòng)預(yù)止閥的動(dòng)作引起的系統(tǒng)管路負(fù)壓惡化情況。