重力流輸水段管道減壓方案優(yōu)化分析

一、布置原則及減壓設(shè)備選擇

重力流輸水段減壓方案的布置原則：(1)減壓閥布置點(diǎn)在減壓后的上下游管道最大壓力均不超過(guò)管道的工作壓力，并留有一定的壓力安全余量；(2)閥后最小壓力應(yīng)能滿足管道最小水力坡度線要求；(3)閥前后壓力波動(dòng)較小；(4)運(yùn)行安全穩(wěn)定，不影響正常過(guò)流及沿線管道對(duì)壓力的要求。

下面以某工程實(shí)際情況為例，該工程管道沿線缺乏動(dòng)力電源，不宜用活塞式調(diào)流減壓閥作為管道中間的消能閥，管道中間應(yīng)首選可調(diào)式減壓閥及比例式減壓閥作為主管道的減壓閥，末端處于有電區(qū)域可選擇活塞閥作為減壓閥。

二、減壓閥布置方案選擇

1、一級(jí)穩(wěn)壓減壓閥減壓方案

重力輸水段采用一級(jí)穩(wěn)壓減壓閥減壓，經(jīng)分析減壓位置放在樁號(hào) 27+500.0(見(jiàn)圖1)，該處?kù)o水 壓力水頭為1l4.81m，正常運(yùn)行時(shí)動(dòng)水壓力水頭為74.15m，削減動(dòng)水壓力水頭25.00 m，減壓后在下游樁號(hào)60+500.0處水壓線距離管軸線最近點(diǎn)的水頭為10.11m，滿足進(jìn)排氣閥的壓力要求。減壓閥處管道的工作壓力PN均為1.6MPa，可使減壓閥前后段管道的最大壓力水頭均接近112.00 m，工作壓力裕量有0.48MPa，前后段管道均處于安全的壓力范圍。樁號(hào)27+500.0處管道流量為1.237m3/s(扣除沿線分水流量)，設(shè)兩個(gè)DN600穩(wěn)壓減壓閥，單閥流量0.618m3/s，閥門(mén)公稱壓力1.6MPa。

圖1一級(jí)穩(wěn)壓減壓閥減壓壓力線(單位：m)

圖2二級(jí)穩(wěn)壓減壓閥減壓壓力線 (單位：m)

2、二級(jí)穩(wěn)壓減壓閥減壓方案

當(dāng)前國(guó)內(nèi)DN600穩(wěn)壓減壓閥在設(shè)計(jì)流量下要求閥門(mén)前后的壓力水頭差一般不小于13.00m，才能使閥板維持在一定的開(kāi)度而不影響過(guò)流。根據(jù)穩(wěn)壓減壓閥的這一特點(diǎn)，在重力輸水段布置穩(wěn)壓減 壓閥，每處閥前后的壓力差按不小于16m進(jìn)行布置。經(jīng)布置比較，穩(wěn)壓減壓閥分別布置于樁號(hào)25+500.0、62+500.0處，經(jīng)兩次減壓后，滿足我國(guó)技術(shù)規(guī)程中的要求，即管道的公稱壓力等于靜水壓力+水錘壓力+安全余量，減壓后動(dòng)水壓力線與靜水壓力線如圖2所示。從圖4可知樁號(hào)25+500.0處管道為DN1000，流量1.257 m3/s，設(shè)兩個(gè) DN600穩(wěn)壓減壓閥，單閥設(shè)計(jì)流量0.6285m3/s，閥門(mén)公稱壓力1.6 MPa。樁號(hào)62+500.0處的管道為DN1000，流量1.074m3／s，設(shè)兩個(gè)DN600穩(wěn)壓減壓閥，單閥設(shè)計(jì)流量0.537m3／s，閥門(mén)公稱壓力1.0MPa。

3、二級(jí)比例式減壓閥減壓方案

采用比例式減壓閥要求閥前后最小壓力水頭差(即啟動(dòng)壓力)一般為5.00～3O.00m。充分利用比例減壓閥在任何情況下閥前后的壓力比例不變的特點(diǎn)，經(jīng)布置比較，減壓閥分別布置于樁號(hào)29+000.0和63+000.0處。樁號(hào)29+000.0處管道直徑DN1000，流量1．237 m3／s，設(shè)兩個(gè)DN600減壓閥，單閥設(shè)計(jì)流量0.6185m3／s，閥門(mén)公稱壓力1.6MPa。樁號(hào)63+000.0處的管道直徑為DN1000，流量1.074m3／s，設(shè)兩個(gè)DN600比例式減壓閥減壓，單閥設(shè)計(jì)流量0.537m3／s，閥門(mén)公稱壓力1.0MPa。

4、減壓方案選擇分析及結(jié)論

一級(jí)穩(wěn)壓減壓方案需將樁號(hào)6l+000.0～92+720.0之間總長(zhǎng)31．72 km管道公稱壓力由原設(shè)計(jì)的1.0 MPa調(diào)整為1.6MPa才符合規(guī)程要求。該方案管道投資較大，投資明顯大于采用兩級(jí)穩(wěn)壓減壓方案所采用的設(shè)備投資。

采用兩級(jí)穩(wěn)壓減壓閥方案，閥后壓力較穩(wěn)定，在靜水壓力情況下兩個(gè)減壓閥下游 的管道壓力安全裕量均接近0.4MPa，滿足對(duì)管材公稱壓力確定的要求。而采用兩級(jí)比例減壓閥，由于減壓比例恒定，減壓閥上游(下游 )出現(xiàn)壓力升高時(shí)閥下游(上游)隨著升高，閥后壓力不穩(wěn)定。若在減壓閥上游設(shè)超壓泄壓閥來(lái)穩(wěn)定減壓閥下游的壓力，則由于管道小流量運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)且頻繁，管道水量損失較嚴(yán)重。從兩級(jí)比例減壓閥水壓線升高情況看，管道公壓的安全裕量小于兩級(jí)穩(wěn)壓減壓閥的安全裕量，因此不宜用比例減壓閥減壓。推薦采用兩級(jí)可調(diào)式減壓閥減壓，一級(jí)減壓閥公稱壓力為1.6 MPa，二級(jí)減壓閥公稱壓力為 1.0 MPa。