關(guān)于長(zhǎng)距離管道有壓自流輸水工程末端閥門選擇的探討

李立

摘 要 為了盡可能減少水錘事故出現(xiàn)的概率，長(zhǎng)距離管道有壓自流輸水系統(tǒng)末端安裝的控制閥門關(guān)閥時(shí)間要足夠，關(guān)閥時(shí)間通常由仿真數(shù)值計(jì)算明確。結(jié)合相關(guān)調(diào)查顯示，長(zhǎng)距離管道自流輸水系統(tǒng)的末端閥要以活塞閥為主，并建議采取線性關(guān)閥方法。

關(guān)鍵詞 活塞閥;長(zhǎng)輸管線用閥;有壓管道自流輸水;水錘;線性關(guān)閥

引言

眾所周知，有的閥門要實(shí)施先快后慢的兩階段關(guān)閥方法，這樣才能起到節(jié)省時(shí)間的作用，還能有效降低水錘壓力。鑒于此，本文闡述通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真數(shù)值模擬各類閥門，并在此基礎(chǔ)上對(duì)關(guān)閥方式、關(guān)閥速度以及水錘壓力之間的關(guān)系加以完善，繼而得到最終的計(jì)算結(jié)果。

1閥門型式的比較

將某長(zhǎng)距離（50.1km）自流有壓輸水工程項(xiàng)目當(dāng)作主要論述對(duì)象，相關(guān)工作者對(duì)其展開(kāi)末端閥是蝶閥抑或是活塞閥的對(duì)比計(jì)算，目的是為了對(duì)以上這幾種閥門運(yùn)用在關(guān)閥期間的整體性能進(jìn)行科學(xué)判斷。該工程（B管）單管輸水流量為1.21m3/s。針對(duì)關(guān)閥時(shí)間來(lái)說(shuō)，其從60到2500s一共分成10組，具體內(nèi)容請(qǐng)看表1所示。結(jié)合相關(guān)實(shí)踐調(diào)查可知，因?yàn)樵跇短?hào)k47+366m位置的輸水管線高程呈現(xiàn)出不高的狀態(tài)，因此在關(guān)閉閥門期間最高水錘壓力會(huì)在樁號(hào)k47+366m的地方出現(xiàn)。對(duì)表1進(jìn)行分析之后可知，其不單單詳細(xì)闡述了末端閥前的最高水錘壓力，還闡述了樁號(hào)k47+366m位置的最高水錘壓力。為了方便對(duì)比，決定將末端閥關(guān)閉速度當(dāng)作線性關(guān)閉速度。對(duì)表1進(jìn)行深度剖析后可知：關(guān)閥時(shí)間不小于500s以后活塞閥方案的水錘壓力要比蝶閥方案的水錘壓力小很多。所以長(zhǎng)距離有壓自流輸水工程的末端閥盡可能以活塞閥為主[1]。

2活塞閥關(guān)閥方式

針對(duì)末端閥以蝶閥為主的長(zhǎng)距離自流輸水工程來(lái)說(shuō)，為了有效緩解管線上的水錘壓力，相關(guān)工作者應(yīng)當(dāng)把關(guān)閥時(shí)間加以延伸。管線如果超過(guò)幾十千米的話，那么此時(shí)勻速（線性）關(guān)閥時(shí)間總是要1000s甚至接近2000s左右。如果想要降低關(guān)閥時(shí)間，那么就應(yīng)當(dāng)借助于先快后慢的兩階段關(guān)閥手段。這里還是將上述工程當(dāng)作論述對(duì)象，該工程末端閥主要以蝶閥為主，1000s線性關(guān)閥，同時(shí)末端閥前最高水錘壓力是1.37MPa，在樁號(hào)k47+366m的地方是1.98MPa。倘若這個(gè)時(shí)候?qū)呻A段關(guān)閥當(dāng)作主要方式，前60s快關(guān)到15°，到600s都關(guān)閉掉，那么此時(shí)末端閥前最高水錘壓是1.11MPa，并且在樁號(hào)k47+366m的地方是1.69MPa。通過(guò)對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)研究可以得知，借助于先快后慢的兩階段關(guān)閥手段可以起到節(jié)省時(shí)間的作用，還能減少系統(tǒng)的最高水錘壓力。所以深度剖析活塞閥方案是否也能夠借助于先快后慢的兩階段形式關(guān)閥，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)約時(shí)間又減少水錘壓力的效果。

結(jié)合相關(guān)調(diào)查可以看到，工況18屬于活塞閥方案1000s線性關(guān)閉的計(jì)算結(jié)果，其中末端閥前最高水錘壓力是0.75MPa，并且在樁號(hào)k47+366m的地方最高壓力是1.35MPa。針對(duì)工況20來(lái)說(shuō)，其實(shí)際上是借助于在60s當(dāng)中關(guān)到全部開(kāi)度的15%，然后到600s全部關(guān)閉的先快后慢的兩階段關(guān)閥手段，不管是針對(duì)末端閥前還是樁號(hào)k47+366m位置的最高水錘壓力來(lái)說(shuō)，均得到了顯著提高，分別是1.04MPa以及1.65MPa。顯而易見(jiàn)的是，安裝活塞閥屬于末端閥的長(zhǎng)距離自流輸水系統(tǒng)，借助于先快后慢的兩階段關(guān)閥手段無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)減少水錘壓力的目的，倘若控制不科學(xué)，那么就會(huì)提高水錘壓力。就工況20水錘壓力逐漸提高來(lái)說(shuō)，其通常是因?yàn)橹暗目礻P(guān)階段關(guān)得太快。針對(duì)工況25來(lái)說(shuō)，其快關(guān)階段為60s關(guān)閉至全部開(kāi)度的75%，余下的25%開(kāi)度基于后期的540s之中逐步關(guān)閉?；谶@種狀況之下，水錘壓力處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。就工況26而言，其應(yīng)當(dāng)將第二階段慢關(guān)速度進(jìn)行放慢，總關(guān)閥時(shí)間要增加到800s，同時(shí)管線之上的最高水錘壓力往往和工況18相匹配。對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行深度剖析后可知：活塞閥先快后慢的兩階段關(guān)閥模式并不存在著較為突出的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于工況26來(lái)說(shuō)，分段關(guān)閥總關(guān)閥時(shí)間是800s，和工況18進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)其節(jié)約時(shí)間更加顯著，然而兩階段關(guān)閥應(yīng)當(dāng)擔(dān)負(fù)著快關(guān)失控的安全隱患，這樣很容易增加水錘事故出現(xiàn)的概率[2]。

3結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)長(zhǎng)距離管道有壓自流輸水系統(tǒng)的控制閥門來(lái)說(shuō)，倘若相關(guān)工作者將其安裝到末端，那么就要確保末端閥關(guān)閉時(shí)間足夠，要不然就會(huì)增加水錘事故出現(xiàn)的概率。結(jié)合上述內(nèi)容分析可知，末端閥盡可能以活塞閥為主，并主動(dòng)使用線性關(guān)閥方法，關(guān)閉時(shí)間由計(jì)算明確。

參考文獻(xiàn)

[1] 薛興祖.引松供水工程大直徑無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力涵管三維有限元仿真分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì).2018，（9）：122-127.

[2] 田家琳.泵后兩階段關(guān)閉閥門關(guān)閥時(shí)間及關(guān)度的分析確定[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì).2017，（9）：81-83.