自力控制阀与水锤防护设备的对比分析

6.2.2.1　两阶段关闭蝶阀

在泵送管路系统中，两阶段关闭蝶阀安装在水泵出口位置。该阀可在水泵启动时实现先慢开后快开的阀门开启过程，能够有效防止启动水锤。阀门在完全开启时，其阀瓣角度可以使阀瓣一直处于稳定状态。发生意外事故停泵时，蝶阀阀瓣能够迅速关闭至设定的角度，之后阀瓣开始缓慢关闭剩余角度，直到阀门完全关闭，可以有效降低水锤发生后的管道升压峰值，并防止流体大量涌入水泵机组对水泵造成破坏。两阶段关闭蝶阀门在使用时需要对泵送管路系统进行水锤模拟计算，根据其水锤特性，确定最佳快、慢关时间和角度。

6.2.2.2　空气阀

空气阀能够根据输水管道中的压力变化及时进行进气和排气，使输水管道的压力保持平衡。一般安装在管道压力易剧烈变化的膝部点、驼峰点等。在水泵启动管道进水过程中能够排出管道中的空气；当输水管道内出现大量空气聚集，会对管道内流体的流动产生不良影响，空气阀能够及时通过排气口将空气排出；当空气阀管道的压力大于大气压时，空气阀会将空气排出。综上所述，空气阀可以防止由于管道产生负压而导致的水柱分离和水汽溃灭导致的危险现象，但如果空气阀布置不合理可能会加剧断流弥合水锤对管道的破坏[3]。与其他防护设备相比，空气阀的结构简单、成本低，安装便捷不受地形因素影响[4]。

6.2.2.3　单向调压塔

在泵送管路系统中，单向调压塔一般建造在管道沿线和管道的驼峰点。在水泵开启的过程中，水流通过注水管流入单向调压塔中，在达到预设的水位后，注水管末端的浮球阀关闭，水位保持稳定。在输水管道正常运行时，单向调压塔的补水止回阀处于关闭状态。水锤现象一旦发生，管道内部的压力变小，补水止回阀开启，单向调压塔开始向管道进行补水，能够有效防止管道中的水柱拉断，避免形成破坏力巨大的断流弥合水锤。单向调压塔在水锤防护方面有着很好的效果，但其建设受地形限制，体积大、成本较高，并且在冬天还存在保温等问题，不利于维护管理[5]。(www.xing528.com)

6.2.2.4　水锤防护设备对比

自力控制阀与两阶段关闭蝶阀在水锤防护方面原理相似、效果相近，但自力控制阀能够与水泵相关联，能够进行先启动水泵后开阀门和先关阀门后关停水泵的控制，可以使水泵与管道隔离，能够在水泵启动、停止过程中对水泵和管道起到更好的保护作用。

自力控制阀不能改善停泵后管道中产生的负压，而空气阀不能防止停泵后的水体倒流，通常需要配合使用，弥补自身的缺陷。两者都具有结构简单、成本低、安装方便等优点。

单向调压塔可以对管道的负压有很好的改善，能够有效防止断流弥合水锤，但由于其成本高、建设受地形影响大，在寒冷地区还存在防冻的问题，严重限制了单向调压塔的使用。相比单向调压塔，自力控制阀和空气阀在造价、维护、安装等方面具有明显的优势。

由于本文研究的自力控制阀采用了蝶阀的结构，水流更加平顺，大大减小了阀门的阻力系数及水头损失，节省了能量的损耗，同时其结构长度短，重量轻，在安装和维护时更加简便。