對夾式止回閥性能分析

(廣州高瀾節能技術股份有限公司，廣東 廣州 510000)

1 引言

高瀾是國內水冷行業的領跑者，最近幾年抓住機遇，努力進軍國際市場，而某海外項目是高瀾的首個海外直流項目，本項目直接與國際水冷技術領導者西門子進行合作，存在極大的挑戰。在執行這個項目的過程中，遇到了許多新的要求，大家越來越意識到：高瀾的產品在標準規范及產品設計方面還有待升級，在成本投入方面還有待改善，有必要進行一次全方位的優化，以適應海外客戶的需求。

目前，高瀾的主機水泵進、出水口并聯管道規格一般選用與外管管道相同的規格。根據系統流程圖(圖1)可知，該位置是元件密集的地方，分別在水泵進、出口3.5m左右的管道距離范圍內，安裝了2個止回閥，而國內直流項目上更是安裝了4個止回閥。

圖1 系統流程圖

2 止回閥的技術要求

止回閥的主要技術參數及要求

(1)適用溫度范圍：-15～100℃，具體見附錄2、溫壓表。

(2)公稱壓力：PN16。

(3)連接方式：法蘭對夾式，法蘭公稱壓力等級PN16。

(4)符合產品說明書要求(見表1)。

(5)閥體材質：CF8M；閥板材質：CF8M；彈簧材質：SS316。

(6)其他：插銷、止動銷、閥塞材質為SS316。

3 試驗驗證及結論

3.1 試驗技術方案

根據國內外閥門標準要求(具體如下)，應針對止回閥做殼體試驗和高壓試驗。

表1 閥門標準要求

(1)有具有上密封性能的閥門都應進行上密封試驗，波紋管密封閥門除外。

(2)如經需方同意，閥門制造廠可用低壓密封試驗代替高壓密封試驗。

(3)彈性密封閥門經高壓密封試驗后，可能降低其在低壓工況的密封性能。

(4)對于動力驅動的截止閥，高壓密封試驗的試驗壓力應是選定動力驅動裝置所使用的設計壓差的110%。

3.2 殼體試驗過程與結果

3.2.1 試驗步驟

(1)啟動試壓泵，關閉止回閥出口端，閥門部分開啟，把止回閥表面殘留的水跡用壓縮氣體和干紙巾徹底清除掉，將壓力分段升到公稱壓力值，檢查各連接位置。

(2)繼續升壓至試驗壓力2.40MPa，保壓60min；再降壓至公稱壓力1.60MPa，保壓60min，檢查閥門殼體各處位置(包括閥門殼壁和任何固定的閥體連接處)。

(3) 在試驗壓力測試過程中，應每10min記錄1次壓力表的數據，壓力值記錄要保留小數點后二位的數據，記錄試驗過程的壓力值變化。

3.2.2 殼體試驗測試系統連接

殼體試驗測試系統圖見圖2。

圖2 殼體試驗測試系統圖

3.2.3 合格判定依據

殼體試驗時，不應有結構損傷，不允許有可見滲漏通過閥門殼壁和任何固定的閥體連接處；不得有可見的液滴或者表面潮濕。

3.2.4 數據記錄及處理

表2 殼體數據記錄

3.2.5 試驗結果分析

試驗期間無可見的液滴或者表面潮濕現象。

3.3 密封試驗過程與結果

3.3.1 試驗步驟

(1)啟動試壓泵，打開球閥QM03，關閉QM04，向系統中充水，當系統壓力表數值開始增加時停止沖水，關閉球閥QM03。

(2)打開氮氣瓶裝置，止回閥關閉，把止回閥表面殘留的水跡用壓縮氣體和干紙巾徹底清除掉，將壓力分段升到公稱壓力值，檢查各連接位置。

(3)繼續升壓至試驗壓力1.76MPa，保壓60min；再降壓至公稱壓力1.60MPa，保壓60min，檢查閥門進口端的泄露情況。

3.3.2 測試系統連接

密封試驗測試系統見圖3。

圖3 密封試驗測試系統圖

3.3.3 合格判定依據

對于口徑規格小于DN600mm的止回閥，試驗介質通過密封面的最大允許泄漏率為3×DN/25mL/min，例如DN250的止回閥，最大運行泄漏量為3×250/25=30mL/min。

3.3.4 密封數據記錄及處理

密封數據記錄見表3。

表3 密封數據記錄

3.3.5 試驗結果分析

按照國家標準要求，DN250的止回閥，最大運行泄漏量為3×250/25=30mL/min，5min的最大運行泄漏量為5×30=150mL/min；DN200的止回閥，最大運行泄漏量為3×200/25=24mL/min，5min的最大運行泄漏量為5×24=120mL/min。

從上述數據可知， DN200止回閥在壓力為1.6MPa時，滿足國家標準，但是在壓力為1.72MPa時，就不能滿足國家標準要求；DN250 止回閥在壓力大于1.58MPa時，不能滿足國家標準要求。

3.4 沖擊試驗過程與結果

止回閥應在符合我司要求的管道系統上使用，以某正在調試的項目為例，額定流量為7400 L/min，水泵出口額定壓力，水泵入口額定壓力；水泵電機頻率為60Hz；然而為完成此次試驗，采用兩臺50Hz電源，故需核算50Hz運行情況下，系統的額定流量和水泵進出口壓力(應在電流不超過水泵正常運行要求下的電流)。

3.4.1 試驗步驟

(1)止回閥安裝前，應對1號和2號止回閥閥瓣進行手動拍打試驗，拍打次數為105次；試驗后與3號止回閥對比，目視止回閥閥瓣、彈簧是否變形，判定能否進入下一試驗步驟。

(2)確認系統完成初步調試，具備止回閥沖擊試驗條件；1號和2號止回閥安裝到系統中，1號止回閥旁水泵編號為1號，2號止回閥旁水泵編號為2號。

(3)啟動1號主水泵，正常運行5min，觀察水泵進出口壓力表，讀取并記錄PI01，PI02，檢查水泵出口壓力是否達到設計壓力，并調整系統流量達到額定流量。

(4)手動切換主泵，同時自動記錄止回閥進出口壓力變送器讀數以及BF01讀數，應每0.5s記錄一次；并在切泵瞬間聽1號水泵旁的止回閥聲音，并在1m距離上用噪音儀測量噪音值。

(5)正常運行15min，并檢查系統流量和壓力是否正常，重復2)步驟。

(6)直到完成5次切換后，停止水泵，并記錄停泵瞬間止回閥出口與進口壓力變送器讀數。

(7)連續停運3h后重復2)步驟。

(8)完成實驗次數后應關閉水泵。

3.4.2 測試系統連接

圖4 測試系統圖

3.4.3 合格判定依據

試驗后止回閥與試驗前對比：

(1)檢查止回閥外部尺寸，與新止回閥樣品比較。

(2)檢查閥瓣有無明顯變形，彈簧是否松動。

3.4.4 數據記錄及處理

表4是部分數據記錄及處理。

表4 切泵試驗數據記錄

通過表5可知，在50Hz電源頻率時系統額定流量為6171.7 L/min，水泵出口壓力為5.3bar，水泵入口壓力為0.33bar，電流為251.53A。

一次切泵試驗測試結果圖見圖5。

圖5 測試結果圖

多次切泵試驗數據見圖6。

圖6 測試結果圖

3.4.5 試驗結果分析

此次試驗全部在水冷系統本體上完成，總共切泵次數為52次，因水泵廠家要求每小時不能多于5次切泵次數，故此實驗在一個星期內完成，根據上述最后五次切泵數據可知，50次之后，系統本體流量和壓力無明顯突變。

沖擊試驗后，對拆下的止回閥進行密封試驗，整體符合國家標準要求。

4 總結

通過對國產止回閥進行殼體試驗可知，此止回閥能滿足國家標準要求，并且通過沖擊試驗可反映出此止回閥可適用于廣州高瀾節能技術股份有限公司一年切泵要求，但廠家仍需改進內部工藝，來滿足國家對閥門的密封要求。