長距離管道有壓自流輸水工程末端閥門的選擇

真空閥門 虞之日 上海滬航閥門有限公司

  為防止發生水錘事故,長距離管道有壓自流輸水系統末端設置的控制閥門關閥時間一定要充分,關閥時間由仿真數值計算確定。給出的末端閥作為邊界條件的數學模型適用于蝶閥、活塞閥等諸多閥型。長距離管道自流輸水系統的末端閥推薦采用活塞閥,末端閥為活塞閥的自流輸水系統推薦的關閥方式是線性關閥。

概述

  近年來長距離的大型調水工程趨向于采用有壓管道輸水。借助于地形上的優勢,部分工程有條件實現自流輸水。為了調節輸水流量或應對輸水工程設施的突發事件,必須在輸水管道上設置控制閥門。控制閥門如設在輸水管道的末端,其優點是可直接調節流量,操作方便,很容易為業主接受,但是若操作不當易發生水錘事故。控制閥門如設在輸水管道的首端,雖然可以避免發生水錘的困擾,但是運行管理不方便,調節流量反應慢,而且緊急情況下會發生大量棄水。后置控制閥的工程實例較多,但協調關閥速度快慢和水錘壓力大小之間的矛盾是控制閥后置方案設計中一個重要課題。關閥速度與關閥方式都會影響水錘壓力的大小。如后置控制閥( 以下簡稱末端閥) 關得快,水錘壓力就大。若要水錘壓力小,必須慢關閥門。有的閥門須執行先快后慢的兩階段關閥方式,才能既節約關閥時間,又減緩水錘壓力。本文介紹通過計算機仿真數值計算模擬各類閥門,調整關閥方式、關閥速度與水錘壓力的關系,并給出工程實例的計算結果。

末端閥數學模型

末端閥數學模型

  末端閥( 圖1) 串聯在管道中,即閥門兩端都與管道相連接。

  圖4 給出了蝶閥、活塞閥同樣是1 000s 線性關閥條件下閥前壓力波動過程線。蝶閥閥前壓力波動過程線在關閥過程的前700s 內幾乎沒有反應,直到800s 以后才能看到壓力有所升高,而活塞閥在2 0 0 s 后即有壓力的明顯上升。因而蝶閥在1 000s 的關閥過程中只是后面的250s 在起關閥作用,而活塞閥起作用的時間長達800s。即在同樣的1 000s 線性關閥的情況下,蝶閥實際起作用的時間只有250s,關閥速度遠比活塞閥的800s 快,因而蝶閥的閥前壓力比活塞閥要高得多。

蝶閥活塞閥1 000s 線性關閥末端閥前壓力過程

圖4 蝶閥活塞閥1 000s 線性關閥末端閥前壓力過程

結語

  長距離管道有壓自流輸水系統的控制閥門如設在末端,末端閥關閉時間一定要充分,否則易引發水錘事故。末端閥推薦采用活塞閥,活塞閥推薦的關閥方式是線性關閉,關閉時間由計算確定。