对夹式止回阀性能分析

(广州高澜节能技术股份有限公司，广东 广州 510000)

1 引言

高澜是国内水冷行业的领跑者，最近几年抓住机遇，努力进军国际市场，而某海外项目是高澜的首个海外直流项目，本项目直接与国际水冷技术领导者西门子进行合作，存在极大的挑战。在执行这个项目的过程中，遇到了许多新的要求，大家越来越意识到：高澜的产品在标准规范及产品设计方面还有待升级，在成本投入方面还有待改善，有必要进行一次全方位的优化，以适应海外客户的需求。

目前，高澜的主机水泵进、出水口并联管道规格一般选用与外管管道相同的规格。根据系统流程图(图1)可知，该位置是元件密集的地方，分别在水泵进、出口3.5m左右的管道距离范围内，安装了2个止回阀，而国内直流项目上更是安装了4个止回阀。

图1 系统流程图

2 止回阀的技术要求

止回阀的主要技术参数及要求

(1)适用温度范围：-15～100℃，具体见附录2、温压表。

(2)公称压力：PN16。

(3)连接方式：法兰对夹式，法兰公称压力等级PN16。

(4)符合产品说明书要求(见表1)。

(5)阀体材质：CF8M；阀板材质：CF8M；弹簧材质：SS316。

(6)其他：插销、止动销、阀塞材质为SS316。

3 试验验证及结论

3.1 试验技术方案

根据国内外阀门标准要求(具体如下)，应针对止回阀做壳体试验和高压试验。

表1 阀门标准要求

(1)有具有上密封性能的阀门都应进行上密封试验，波纹管密封阀门除外。

(2)如经需方同意，阀门制造厂可用低压密封试验代替高压密封试验。

(3)弹性密封阀门经高压密封试验后，可能降低其在低压工况的密封性能。

(4)对于动力驱动的截止阀，高压密封试验的试验压力应是选定动力驱动装置所使用的设计压差的110%。

3.2 壳体试验过程与结果

3.2.1 试验步骤

(1)启动试压泵，关闭止回阀出口端，阀门部分开启，把止回阀表面残留的水迹用压缩气体和干纸巾彻底清除掉，将压力分段升到公称压力值，检查各连接位置。

(2)继续升压至试验压力2.40MPa，保压60min；再降压至公称压力1.60MPa，保压60min，检查阀门壳体各处位置(包括阀门壳壁和任何固定的阀体连接处)。

(3) 在试验压力测试过程中，应每10min记录1次压力表的数据，压力值记录要保留小数点后二位的数据，记录试验过程的压力值变化。

3.2.2 壳体试验测试系统连接

壳体试验测试系统图见图2。

图2 壳体试验测试系统图

3.2.3 合格判定依据

壳体试验时，不应有结构损伤，不允许有可见渗漏通过阀门壳壁和任何固定的阀体连接处；不得有可见的液滴或者表面潮湿。

3.2.4 数据记录及处理

表2 壳体数据记录

3.2.5 试验结果分析

试验期间无可见的液滴或者表面潮湿现象。

3.3 密封试验过程与结果

3.3.1 试验步骤

(1)启动试压泵，打开球阀QM03，关闭QM04，向系统中充水，当系统压力表数值开始增加时停止冲水，关闭球阀QM03。

(2)打开氮气瓶装置，止回阀关闭，把止回阀表面残留的水迹用压缩气体和干纸巾彻底清除掉，将压力分段升到公称压力值，检查各连接位置。

(3)继续升压至试验压力1.76MPa，保压60min；再降压至公称压力1.60MPa，保压60min，检查阀门进口端的泄露情况。

3.3.2 测试系统连接

密封试验测试系统见图3。

图3 密封试验测试系统图

3.3.3 合格判定依据

对于口径规格小于DN600mm的止回阀，试验介质通过密封面的最大允许泄漏率为3×DN/25mL/min，例如DN250的止回阀，最大运行泄漏量为3×250/25=30mL/min。

3.3.4 密封数据记录及处理

密封数据记录见表3。

表3 密封数据记录

3.3.5 试验结果分析

按照国家标准要求，DN250的止回阀，最大运行泄漏量为3×250/25=30mL/min，5min的最大运行泄漏量为5×30=150mL/min；DN200的止回阀，最大运行泄漏量为3×200/25=24mL/min，5min的最大运行泄漏量为5×24=120mL/min。

从上述数据可知， DN200止回阀在压力为1.6MPa时，满足国家标准，但是在压力为1.72MPa时，就不能满足国家标准要求；DN250 止回阀在压力大于1.58MPa时，不能满足国家标准要求。

3.4 冲击试验过程与结果

止回阀应在符合我司要求的管道系统上使用，以某正在调试的项目为例，额定流量为7400 L/min，水泵出口额定压力，水泵入口额定压力；水泵电机频率为60Hz；然而为完成此次试验，采用两台50Hz电源，故需核算50Hz运行情况下，系统的额定流量和水泵进出口压力(应在电流不超过水泵正常运行要求下的电流)。

3.4.1 试验步骤

(1)止回阀安装前，应对1号和2号止回阀阀瓣进行手动拍打试验，拍打次数为105次；试验后与3号止回阀对比，目视止回阀阀瓣、弹簧是否变形，判定能否进入下一试验步骤。

(2)确认系统完成初步调试，具备止回阀冲击试验条件；1号和2号止回阀安装到系统中，1号止回阀旁水泵编号为1号，2号止回阀旁水泵编号为2号。

(3)启动1号主水泵，正常运行5min，观察水泵进出口压力表，读取并记录PI01，PI02，检查水泵出口压力是否达到设计压力，并调整系统流量达到额定流量。

(4)手动切换主泵，同时自动记录止回阀进出口压力变送器读数以及BF01读数，应每0.5s记录一次；并在切泵瞬间听1号水泵旁的止回阀声音，并在1m距离上用噪音仪测量噪音值。

(5)正常运行15min，并检查系统流量和压力是否正常，重复2)步骤。

(6)直到完成5次切换后，停止水泵，并记录停泵瞬间止回阀出口与进口压力变送器读数。

(7)连续停运3h后重复2)步骤。

(8)完成实验次数后应关闭水泵。

3.4.2 测试系统连接

图4 测试系统图

3.4.3 合格判定依据

试验后止回阀与试验前对比：

(1)检查止回阀外部尺寸，与新止回阀样品比较。

(2)检查阀瓣有无明显变形，弹簧是否松动。

3.4.4 数据记录及处理

表4是部分数据记录及处理。

表4 切泵试验数据记录

通过表5可知，在50Hz电源频率时系统额定流量为6171.7 L/min，水泵出口压力为5.3bar，水泵入口压力为0.33bar，电流为251.53A。

一次切泵试验测试结果图见图5。

图5 测试结果图

多次切泵试验数据见图6。

图6 测试结果图

3.4.5 试验结果分析

此次试验全部在水冷系统本体上完成，总共切泵次数为52次，因水泵厂家要求每小时不能多于5次切泵次数，故此实验在一个星期内完成，根据上述最后五次切泵数据可知，50次之后，系统本体流量和压力无明显突变。

冲击试验后，对拆下的止回阀进行密封试验，整体符合国家标准要求。

4 总结

通过对国产止回阀进行壳体试验可知，此止回阀能满足国家标准要求，并且通过冲击试验可反映出此止回阀可适用于广州高澜节能技术股份有限公司一年切泵要求，但厂家仍需改进内部工艺，来满足国家对阀门的密封要求。