輸水樞紐調(diào)流調(diào)壓閥

                      上海申弘閥門有限公司

之前介紹高溫?zé)煔鉁p壓閥工作原理，現(xiàn)在介紹輸水樞紐調(diào)流調(diào)壓閥以三灣水利樞紐及輸水工程輸水線路設(shè)計為例，對三條輸水線路從工程安全性、線路所穿障礙物、施工條件、直至工期和投資，進(jìn)行了計算分析比較，得出：山上線要優(yōu)于沿江線和外環(huán)線。山上線方案。調(diào)流調(diào)壓閥主要由閥體、活塞、活塞導(dǎo)軌、內(nèi)置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、密封、內(nèi)部零件等組成。主要采用曲柄滑塊帶動活塞運(yùn)動，在閥體內(nèi)部形成軸向?qū)ΨQ的環(huán)形流道，并有效地控制流通面積，形成從入口到出口截面為遞減的流道，從而使流體的流速漸升，并通過圓周方向上的多孔，向管路中心方向形成射流對撞，從而達(dá)到消能減壓、調(diào)節(jié)流量的目的。其具體結(jié)構(gòu)見圖1。

1概述

三灣水利樞紐位于愛河干流下游，壩址在丹東市振安區(qū)九連城鎮(zhèn)廟嶺村，距丹東市25km，主要是以城市供水為主，兼顧發(fā)電，并為丹東市供水提供安全保障的大型綜合利用水利工程，工程由水利樞紐工程、輸水管線和凈水廠三部分組成。調(diào)流調(diào)壓閥是一種活塞式的多功能控制閥，多用于大型給水工程中。詳細(xì)介紹了調(diào)流調(diào)壓閥的應(yīng)用原理、應(yīng)用指標(biāo)、應(yīng)用現(xiàn)狀，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了討論。調(diào)流調(diào)壓閥又稱活塞式多功能控制閥，因其具有多種控制功能(如水位控制功能、減壓控制功能、持壓泄壓控制功能、流量控制功能等)，能起到無氣蝕、無紊流、無振動、耐泥沙等作用，故在當(dāng)今大型給水工程中廣泛應(yīng)用，例如長江三峽左岸電站工程、黃河小浪底水電站水利樞紐工程、內(nèi)蒙古華電包頭第二熱電廠給水工程、太原市城市供水管網(wǎng)調(diào)流調(diào)壓工程等。下面將對其應(yīng)用原理、應(yīng)用指標(biāo)、應(yīng)用現(xiàn)狀、應(yīng)用前景進(jìn)行討論。

1、輸水樞紐調(diào)流調(diào)壓閥調(diào)流調(diào)壓閥的應(yīng)用原理

調(diào)流調(diào)壓閥剖面圖
圖1 調(diào)流調(diào)壓閥剖面圖

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥調(diào)流調(diào)壓閥在小流量工況時閥門對流體具有良好的消能效果，有效防止氣蝕;當(dāng)大流量工況時，閥門可消減流體部分能量，并對流體的部分能量有所保留，保證閥門具有足夠的過流能力。其主要優(yōu)點如下：實現(xiàn)流量的控制，可以保持恒定流量;實現(xiàn)大壓差范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)，保持閥后壓力穩(wěn)定;可以選擇手動和電動兩種控制方式，電動調(diào)流調(diào)壓閥還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，操作人員無需到達(dá)現(xiàn)場，即可根據(jù)需要進(jìn)行高精度調(diào)節(jié)。

2、調(diào)流調(diào)壓閥的應(yīng)用指標(biāo)
2.1、水力工況

規(guī)格：公稱直徑DN100mm～DN1600mm；適用介質(zhì)：水；適用溫度：0℃～70℃；公稱壓力：PN=1.0MPa～4.0MPa。

工況基本條件：在輸配水管道上安裝閥門，使水通過調(diào)流調(diào)壓閥后，流量、壓力在一定范圍內(nèi)變化，以滿足工況要求。

2.2、結(jié)構(gòu)與性能規(guī)范

(1)閥體一體化整體鑄造，確保堅固耐用。閥門整體及閥體、活塞、閥軸等主要部件，使用壽命不少于50年。

(2)閥門安裝在輸水管道上，起調(diào)節(jié)壓力、流量、消除氣蝕及通斷水流作用。其進(jìn)出口結(jié)構(gòu)做到平滑順暢，避免因流道結(jié)構(gòu)變化造成的水流紊亂而產(chǎn)生的振動、噪聲和氣蝕，其開啟度與流量成線性關(guān)系。

(3)閥門與管道的連接形式為法蘭連接，法蘭連接尺寸符合現(xiàn)行國標(biāo)。

(4)活塞閥采用金屬與橡膠雙重密封，實現(xiàn)氣泡級密封、零泄漏。

(5)閥門有效啟閉次數(shù)可達(dá)5萬次以上。

(6)閥門自身水頭損失不大于2m水柱。

2.3、設(shè)備材質(zhì)及防腐規(guī)范

2.3.1、設(shè)備材質(zhì)

(1)設(shè)備制造和安裝設(shè)備所使用的材料，從強(qiáng)度、韌性和耐久性方面都滿足要求，材料沒有任何損傷和缺陷。

(2)設(shè)備所使用的與水接觸的材料，都不含有異味或有毒性的物質(zhì)，也不含有影響人身健康的對所輸水的水質(zhì)不利的物質(zhì)。廠家對所使用材料出具部門的衛(wèi)生合格證。

(3)設(shè)備所使用的材料不會產(chǎn)生機(jī)械負(fù)荷或電氣負(fù)荷的過載。

(4)以下為閥門各部件材質(zhì)。閥體：球墨鑄鐵QT500-7;活塞：不銹鋼1Cr18Ni9Ti;活塞導(dǎo)軌：錫黃銅HSn62-1;內(nèi)置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：不銹鋼2Cr13;密封圈：丁腈橡膠，閥體密封圈采用1Cr18Ni9Ti組合材料;閥門其他零部件：不銹鋼;齒輪箱：選用渦輪蝸桿齒輪箱(配限位開關(guān)、位置指示器)。

2.3.2、防腐

閥體內(nèi)外采用靜電粉末噴涂藍(lán)色環(huán)氧樹脂，符合GB或同等標(biāo)準(zhǔn)。

2.4、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

(1)供電電源：380V±38V，50Hz。

(2)根據(jù)IEC529，耐候防護(hù)等級符合IP68，防塵防水，可全天候工作。

(3)適用于環(huán)境溫度：-25℃～70℃;99%的相對濕度。

(4)開/關(guān)極限位置均配限位開關(guān)，開和關(guān)的方向均配扭矩開關(guān)以防過載。開關(guān)觸點為純銀制作，具有高額定容量(220V/AC/)和長壽命。

(5)帶有現(xiàn)場機(jī)械式閥位指示器，配離合式緊急手輪，供現(xiàn)場進(jìn)行手動操作。

(6)配備現(xiàn)場控制箱(與電動執(zhí)行器為機(jī)電一體化)，功能要求如下：有閥位開度位置反饋傳感器RWG(兩線制)，輸出4mA～20mA模擬量信號;有閥門定位器，能接受4mA～20mA的控制信號，使閥門定位，靈敏度為0.25%～2.5%;可進(jìn)行遠(yuǎn)程/手動兩種控制方式的選擇，而且可以鎖定在其中一種方式下，以免出現(xiàn)誤操作;現(xiàn)場有開、停、關(guān)3個控制按鈕及相應(yīng)的指示燈;用于遙控的信號繼電器有遠(yuǎn)程/手動選擇、開/關(guān)選擇。

(7)閥門的自動調(diào)節(jié)控制，由閥門的現(xiàn)場控制柜內(nèi)完成。現(xiàn)場控制柜需滿足現(xiàn)場室外安裝的需要，防護(hù)等級不小于IP65。閥門現(xiàn)場控制柜可與總控室通過GPRS進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通信，將現(xiàn)場的工作狀態(tài)定時傳送給總控室，并接收控制點的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。在現(xiàn)場出現(xiàn)(如突然斷電、雷擊、不明故障等)時，活塞閥應(yīng)可自動鎖定保持原有狀態(tài)，或增加自鎖裝置，增加設(shè)定值，突發(fā)意外情況時，自動按設(shè)定值操作。

2三條輸水線路方案

3方案比較

3.1工程安全性1）從管線與鴨綠江的距離來說，輸水管線距離鴨綠江越近，受污染的幾率越大。沿江線方案“東平交通門至四道溝凈水廠段”沿鴨綠江沿岸的沿江景觀路鋪設(shè)，沿江線距鴨綠江近。外環(huán)線方案主線遠(yuǎn)離鴨綠江，而沿江分支走向與沿江線相同，只是距離稍短。山上線方案無沿江分支均距離鴨綠江較遠(yuǎn)，因此，就與鴨綠江的距離而言，山上線*，外環(huán)線次之，沿江線差。2）從管線沿鴨綠江鋪設(shè)的長度和負(fù)擔(dān)水量來說，外環(huán)線的應(yīng)急管路“東平交通門至江橋水廠段”也沿沿江路鋪設(shè)，此段線路與沿江線方案主線重疊，但線路總長度較沿江線短6.333km，管徑及所負(fù)擔(dān)水量也較沿江線要小，因此可能受到污染的水量也較少。故就這點而言，山上線*，外環(huán)線次之，沿江線差。

3.2線路所穿障礙物輸水管線所穿障礙物主要有隧洞、過河、過鐵路、過防洪堤等。就線路所穿障礙物的數(shù)量來說，山上線和外環(huán)線相同，沿江線少。但就工程安全和對障礙物的安全而言，沿江線1次穿越農(nóng)村土堤，2次穿越丹東市城市防洪堤（墻）且線路大部分在防洪堤保護(hù)范圍以外；外環(huán)線一次穿越農(nóng)村段土堤，1次穿越丹東市城市防洪堤（墻），沿江分支在防洪堤保護(hù)范圍以外；而山上線只穿越1次農(nóng)村段土堤。因此，山上線*，外環(huán)線次之，沿江線差。

3.3施工條件鑒于該工程輸水管線三個方案的管道線路長度、管道長度、線路地層巖性比例、地下水對管線施工的影響程度、所穿障礙物的類型和數(shù)量、臨時占地、土石方平衡、拆遷量、施工場地等諸多方面都有很大差異，工程的施工難度相應(yīng)也有較大差異，在同等條件下工期的長短也就不同。就施工難度而言，外環(huán)線施工工程量比另外兩個方案多，同時有長3169m的隧洞，且沿國道鋪設(shè)和穿越的次數(shù)較多，所以比較起來難度也大。沿江線與山上線大多在城市道路下鋪設(shè)，作業(yè)面相對較窄。沿江景觀路窄處僅8m寬，距離鴨綠江僅有幾米到幾十米，且地下水位較高，施工隊伍施展不開，而山上線的線路較沿江線稍長，經(jīng)過的巖石區(qū)長。所以綜合起來，外環(huán)線的施工難度大，山上線和沿江相差不大。

3.4工期和投資如三方案均采用兩個工作面，每個工作面平均每天完成管溝開挖95m，管道鋪設(shè)、設(shè)備安裝及檢驗90m，溝槽回填85m，除去冬季無法施工的影響，則三方案的工期分別為：沿江線方案20個月、外環(huán)線方案24個月、山上線方案22個月。可見，就施工工期而言，外環(huán)線長，山上線次之，沿江線短。從工程投資來看，經(jīng)總體計算沿江線與山上線投資較少，外環(huán)線投資大。

調(diào)流調(diào)壓閥的應(yīng)用現(xiàn)狀
調(diào)流調(diào)壓閥在大型給水工程中安裝在輸水管道上，主要發(fā)揮調(diào)節(jié)壓力、流量、消除氣蝕及通斷水流的作用。內(nèi)蒙古華電包頭發(fā)電有限公司擁有2臺裝機(jī)容量60kWh機(jī)組，2006-2008年期間采用黃河水為其主要水源，供涼水塔補(bǔ)水使用，現(xiàn)狀主要使用包頭鋼鐵廠中水及城市中水，安裝有一臺DN800mm調(diào)流調(diào)壓閥作為黃河水進(jìn)水的流量控制閥門。該調(diào)流調(diào)壓閥2005年底試安裝運(yùn)行，2006年3月正式使用。根據(jù)運(yùn)行人員介紹，大流量2200m3/h，小流量200m3/h，具有良好的線性參數(shù)。

上海市自來水市北有限公司楊樹浦水廠始建于1881年，1883年投產(chǎn)，為上海市大的水廠。該水廠出水經(jīng)過二級加壓泵站加壓后，供向市區(qū)管網(wǎng)。兩臺DN800mm調(diào)流調(diào)壓閥安裝在楊樹浦水廠下屬二級加壓泵站清水池進(jìn)水口處，2004年投入使用，采用電動控制，保持清水池流量恒定。

太原市現(xiàn)狀黃河水均由呼延水廠處理后供向市區(qū)。現(xiàn)狀呼延水廠清水池池底標(biāo)高為851m，采用重力流供水方式，因市區(qū)管網(wǎng)大多年久失修，無法承受如此巨大的壓力，所以出廠調(diào)流調(diào)壓閥將出廠水水頭調(diào)整為830m，是對能源的一種極大浪費(fèi)。另外，一旦呼延水廠出廠調(diào)流調(diào)壓閥發(fā)生故障，沒有可靠的挽救措施，將對下游管網(wǎng)造成巨大沖擊，新建調(diào)流調(diào)壓閥既可以防止此類事故發(fā)生(據(jù)了解，此類事故發(fā)生過一次，引起太原市城區(qū)管網(wǎng)同時發(fā)生多處爆管事件)，又可減少對能源的浪費(fèi)。伴隨著太原市的道路新建及改造工程，太原市自來水公司將配套建設(shè)勝利東街加壓站、陽興河街加壓站、太行路加壓站。目前各加壓站選址已基本確定，急需提高管網(wǎng)壓力以保證加壓站進(jìn)水，從而擴(kuò)展供水區(qū)域。新建調(diào)流調(diào)壓閥可以提高上游壓力，擴(kuò)大選址范圍。基于以上諸多原因，太原市城市供水管網(wǎng)調(diào)流調(diào)壓工程中使用了3臺調(diào)流調(diào)壓閥(1臺DN800mm、2臺DN1200mm)。DN800mm調(diào)流調(diào)壓閥：調(diào)節(jié)流量范圍0m3/h～3760m3/h，閥前壓力0.6MPa～0.8MPa，閥后壓力0.3MPa～0.4MPa;DN1200mm調(diào)流調(diào)壓閥：調(diào)節(jié)流量范圍0m3/h～8200m3/h，閥前壓力0.6MPa～0.8MPa，閥后壓力0.3MPa～0.4MPa。調(diào)流調(diào)壓閥均采用電動遠(yuǎn)程控制，具備良好的壓力線性參數(shù)。

4結(jié)論

調(diào)流調(diào)壓閥的應(yīng)用前景
調(diào)流調(diào)壓閥是實現(xiàn)流量及壓力控制的閥門，現(xiàn)作為一種成熟產(chǎn)品在全國各地大中城市廣泛使用。其市場使用經(jīng)驗已有10多年的歷史，受到普遍好評。未來隨著城市供水區(qū)域擴(kuò)大，工程要求提高以及自動化程度增強(qiáng)，調(diào)流調(diào)壓閥必將得到更廣闊的發(fā)展空間。線路比選應(yīng)立足工程全局來進(jìn)行決策，根據(jù)各方面因素影響綜合考慮，從而篩選出投資較合理、社會環(huán)境影響小、各方宜接受的方案。三方案從工程的安全性、線路所穿障礙物、施工條件、以及工期和投資的比較與分析，山上線要優(yōu)于沿江線和外環(huán)線，山上街方案。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：不銹鋼減壓閥