长距离管道有压自流输水工程末端阀门的选择

真空阀门 虞之日 上海沪航阀门有限公司

  为防止发生水锤事故,长距离管道有压自流输水系统末端设置的控制阀门关阀时间一定要充分,关阀时间由仿真数值计算确定。给出的末端阀作为边界条件的数学模型适用于蝶阀、活塞阀等诸多阀型。长距离管道自流输水系统的末端阀推荐采用活塞阀,末端阀为活塞阀的自流输水系统推荐的关阀方式是线性关阀。

概述

  近年来长距离的大型调水工程趋向于采用有压管道输水。借助于地形上的优势,部分工程有条件实现自流输水。为了调节输水流量或应对输水工程设施的突发事件,必须在输水管道上设置控制阀门。控制阀门如设在输水管道的末端,其优点是可直接调节流量,操作方便,很容易为业主接受,但是若操作不当易发生水锤事故。控制阀门如设在输水管道的首端,虽然可以避免发生水锤的困扰,但是运行管理不方便,调节流量反应慢,而且紧急情况下会发生大量弃水。后置控制阀的工程实例较多,但协调关阀速度快慢和水锤压力大小之间的矛盾是控制阀后置方案设计中一个重要课题。关阀速度与关阀方式都会影响水锤压力的大小。如后置控制阀( 以下简称末端阀) 关得快,水锤压力就大。若要水锤压力小,必须慢关阀门。有的阀门须执行先快后慢的两阶段关阀方式,才能既节约关阀时间,又减缓水锤压力。本文介绍通过计算机仿真数值计算模拟各类阀门,调整关阀方式、关阀速度与水锤压力的关系,并给出工程实例的计算结果。

末端阀数学模型

末端阀数学模型

  末端阀( 图1) 串联在管道中,即阀门两端都与管道相连接。

  图4 给出了蝶阀、活塞阀同样是1 000s 线性关阀条件下阀前压力波动过程线。蝶阀阀前压力波动过程线在关阀过程的前700s 内几乎没有反应,直到800s 以后才能看到压力有所升高,而活塞阀在2 0 0 s 后即有压力的明显上升。因而蝶阀在1 000s 的关阀过程中只是后面的250s 在起关阀作用,而活塞阀起作用的时间长达800s。即在同样的1 000s 线性关阀的情况下,蝶阀实际起作用的时间只有250s,关阀速度远比活塞阀的800s 快,因而蝶阀的阀前压力比活塞阀要高得多。

蝶阀活塞阀1 000s 线性关阀末端阀前压力过程

图4 蝶阀活塞阀1 000s 线性关阀末端阀前压力过程

结语

  长距离管道有压自流输水系统的控制阀门如设在末端,末端阀关闭时间一定要充分,否则易引发水锤事故。末端阀推荐采用活塞阀,活塞阀推荐的关阀方式是线性关闭,关闭时间由计算确定。