重力流輸水恒速減壓閥設計方案

【資料簡介】

重力流輸水恒速減壓閥設計方案淺談長距離重力流輸水管道中的壓力特點摘要：為了深入了解長距離重力流輸水管道的壓力特點，并且為該類管道的以后更好的運用提供建設性意見，我們在這里采用將重力流輸水不同類型分開論述的方式，分析了承壓重力流輸水管道在運行輸送水時的特點及結構原理，通過對工程的重力流輸水管道水錘壓力的分析，讓大家對長距離重力流輸水管道體制的運行原理及影響因素有更進一步的了解。本文結合咸陽市石頭河水庫供水工程實例的升壓分析，闡述了恒速減壓閥在長距離重力流輸水管道系統的防水錘升壓作用，提出了分兩段設減壓閥方案大大降低了管道內壓力值，使管道內壓力接近設計工作壓力值的結論，使得選擇管道耐壓等級問題得以解決，對降低工程造價和運行管理費用、保證此類管道系統安全運行提供借鑒。 水管的減壓按照規定的是應優先采用比例是減壓閥，如果一道減壓不滿足的可以設置兩道，這個根據下面規定的第六款 采用減壓閥減壓分區供水時應符合下列規定：

1、水管道給水所采用的減壓閥性能應安全可靠，并應滿足水管道給水的要求；
2、減壓閥應根據水管道給水設計流量和壓力選擇，且設計流量應在減壓閥流量壓力特性曲線的有效段內，并校核在 150%設計流量時，減壓閥的出口動壓不應小于設計值的 70%；
3、每一供水分區應設不少于兩個減壓閥組；
4、 減壓閥僅應設置在單向流動的供水管上，不應設置在有雙向流動的輸水干管上；
5、減壓閥宜采用比例式減壓閥，當超過 1.20MPa 時宜采用先導式減壓閥；
6、 減壓閥的閥前閥后壓力比值不宜大于 3:1，當一級減壓閥減壓不能滿足要求時，可采用減壓閥串聯減壓，但串聯減壓不應大于兩級，第二級減壓閥宜采用先導式減壓閥，閥前后壓力差不宜超過0.40MPa；
7、 減壓閥后應設置安全閥，安全閥的開啟壓力應能滿足系統安全，且不應影響系統的供水安全性。

重力流輸水恒速減壓閥設計方案關鍵詞：重力流；水擊；排氣閥；恒速減壓閥
由于氣候條件和經濟發展的影響，供水不足問題一直制約著我國許多大中型城市。人們的正常生活和社會經濟的發展都離不開水源，所以為了解決水資源匱乏問題，長距離調水工程慢慢受到了社會大眾的重視，許多地區已經開始制定調水方案并付諸實施。近幾年來，為了滿足缺水城市的水資源供應，各地都興建了許多長距離重力流調水工程。隨著調水工程的興起，供水工程系統的安全隱患也隨之產生，所以為了安全供水，我們要加強長距離重力流輸水管道的安全管理，消除供水過程中的安全隱患。本文就是通過對長距離重力流輸水管道的壓力變化特點進行分析探究后，為輸水系統的正常運行以及準確計算管道即時壓力提供科學有效的理論依據，方便設計者設計出更完善的供水方案。此外，進行管道壓力特點分析對于供水系統的安全管理也有十分重要的作用。

一、重力流輸水恒速減壓閥設計方案重力流輸水的分類
根據水力學的重力流輸原理，我們將供水系統的重力流輸水分成了以下兩類。明渠或者暗涵均可以劃分為類無壓流輸水，而另一類是承壓流輸水一般而言指的也是暗涵。所謂的無壓流輸水就是在輸送途中不產生水壓，類似與自然界的河水流態。無壓流輸水在輸水過程中流速的緩急*取決于地形的陡峭程度，渠道的坡度決定了水流的坡度。無壓流輸水的供給目的地一般都是開闊的蓄水池、水庫等無壓力且足夠大的儲水地。承壓流輸水在輸水過程中則主要依賴于動水壓力和靜水壓，它的輸送原理和水泵加壓輸水也有差別。但用承壓流輸水方式進行供水的時候，水需要流經暗管，進入管道后就形成了壓力，壓力的大小與輸送管道的長短呈長相關。因為承壓流輸水管的壓力由靜水壓和動水壓力組成，所以在水力坡度與地勢一致時，動水壓力就不存在，只剩下靜水壓；當停止輸水并保持管道中的水充盈狀態，此時管道末端的靜水壓力。由于承壓流輸水輸送的水壓力很大，所以這種形式的供水可以直接提供水到城市供水網或者高處建筑物。

二、重力流輸水恒速減壓閥設計方案重力流輸水的特點
由于重力流輸水有節約能源、操作便捷、成本低、投入少等好處，所以該供水方案成立當的供水選擇。但是重力流輸水也存在自身的局限性，在地勢平坦的地區就不能實現重力輸水，一定要在有一定地形高度差的地方才能實行。在重力流輸水供水過程中，目標供水地的不同對地勢的要求也不一樣，例如城市供水管網的用戶過多，需要的壓力也隨著增加，這就需要較為陡峭的地勢才能產生足夠大的壓力，保證城市供水管網的水資源供應。
重力流輸水系統要想順利完成輸水工作，必須依賴與地形地貌，只有足夠的高度差才能保證水資源的正常輸送。在這里我們將重力流輸水和水泵加壓輸水進行比較，看出它存在一些局限問題：

①重力流輸水在輸水的時候首要的限制因素就是地形，在地勢平坦的平原區，重力流輸水就不能使用；

②水泵加壓輸水主要是由電產生動力供水，故管道的選取比較自由，但是重力流輸水管道路徑的選擇受到地形的約束；

③承壓重力流輸水管在供水的時候不穩定，因為水管末端的靜水壓不受人為控制，如果壓力過大很容易引起水管破裂，阻礙城市居民的正常水供應；

④重力流輸水系統中輸水的主要動力是地形的高度差，該因素是由地形客觀決定的，所以一旦供水的來源和給水的目的地確定下來后，水位壓力差和流量就隨之固定，基本不能再進行調節，當給水目的地需水有變化的時候，重力流供水系統則不能滿足其需求；

⑤當需要將重力流輸水和水泵加壓輸水結合使用的時候，壓力差是的問題，只有兩端的壓力相等時才能連接在一起，這對供水也產生了局限。

三、重力流輸水恒速減壓閥設計方案長距離重力流輸水管道中壓力特點
重力流輸水系統現在越來越多的運用在地勢陡峭地區的大型供水工程中，由于該供水系統的正常運行需要地勢高度差，它的壓力由動水壓力和靜水壓組成，所以控制管道壓力是主要的問題。例如在管道的閥門關閉以后，管中的靜水壓只與管道的距離有關，地形高度差與水壓成正比關系，管道受到的壓力也因此而改變，一旦發生閥門的異常關閉，就會使管道壓力增加，終導致管道的破裂，影響水資源的正常供應。另外對于一些地形起伏較大的地區，重力輸水管道的路徑也隨之變化，管道中的轉折和拐角處就會出現水流不暢，然后會造成斷流彌合水錘，產生不可估量的損失。輸水管道的輸送路程越長，則水擊問題就會越易發生。下面研究輸水管道的特點。輸水管道根據地形使用玻璃纖維增強熱固性的樹脂夾砂管，該管道的總體長度為42.5km，預計可產生4.24m3/s的輸水量，的高度差為113m，始末端的高度差為76m，由于供水目的地需要10m的水頭，所以可以自由使用的水頭有66.4m。有時也有必要根據特殊的地形條件，輸水管道的原材料使用的都是預應力鋼筋混凝土管（PCP管）和預應力鋼筒混凝土管（PCCP管）。承壓重力流輸水系統的設計原理就是利用地形高度差產生壓力完成輸水過程，下面圖形顯示的就是輸水管道縱斷面的結構。在承壓重力流輸水工程中，首先要處理的問題就是減弱水流對輸水管道的壓力，增加輸水系統的安全性。在這個案例中管道的處的高度差有113m，這個高度差產生的壓力已經超出了管道的承受能力，再加上動水壓力后，總體壓力就更大了，所以為增加重力流輸水的系統的安全性，降低斷流彌合水錘的發生幾率，我們要采取一定的解決措施，緩解管道的承受壓力。

重力流輸水恒速減壓閥設計方案結論：

重力流輸水管道在輸水途中，水在管道中進行流動時，是氣液兩相相互并存的。所以為了降低輸水管道的工作壓力，我們在對距離較長的輸水管道進行設計時，要提前利用特殊的非穩定流計算方法，根據管道的走行分布，在恰當的地點(一般都是在駝峰上)安裝一定數量的排氣閥門，以便排出管道內的氣體，降低工作壓力。在選定排氣閥的時候，我們對于排氣閥的型號選取、口徑大小的選取、安裝位置等都要進行認真仔細的考慮，因為排氣閥安裝選擇是否準確直接影響到排氣程度。根據以往選取安裝排氣閥的實踐基礎，一般情況下在地市相對低平，管道坡度在1‰以下的時候，我們應該相距0.5～1.0km左右就安裝一個排氣閥，這是安裝距離。此外，除了安裝間隔距離，排氣閥的型號、安裝方式等對于排氣閥的正常運行也由十分重要的影響作用。輸水管中水總是在氣液兩相之間不斷轉變，存在許多的不確定性，這也增加了我們排氣的難度系數，所以排氣閥安裝的位置、方式、安裝的間隔距離以及對于排氣閥型號的選擇等方面就更加增加重視。在重力流輸水管道系統中增設減壓恒壓閥以及超壓泄壓閥裝置都可以起到檢測控制管道壓力的作用，對于保證水資源的安全輸送以及避免斷流彌合水錘的形成都有顯著的作用。