供水工程中调流调压阀的选型及应用

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中国设备

工程

Engineer ing hina C P l ant

中国设备工程 2018.02 （下）某地区现状供水工程设计供水能力为5000m 3/d，实际最高日供水为3300m 3/d，正常情况下完全可以满足地区目前需水要求，但由于供水水源为南川河地表径流，受客观条件的制约存在以下问题。

（1）枯水期水量严重不足甚至断流直接影响正常供水。（2）汛期由于河水泥沙含量大，超出了目前净化水厂的处理能力，使供水水质得不到保证。（3）由于取水口上游大部分控制流域面积属黄龙县城，给水源保护带来诸多不便。

为了从根本上解决供水问题，供水应选用刘庄水库作为主水源，木头沟水库作为调节和备用水源，建设供水工程可以从根本上解决城区中远期供需水矛盾，工程主要包括如下四大部分。

（1）取水工程，工程设计取水能力11000m 3/d。（2）原水输水管道及减压站工程，全长24.76km，沿途修建2座减压站。（3）净化水厂工程，设计供水规模为10000m 3

/d。（4）净水输水管道工程，全长8.58km。

该工程利用地形的自然高差采取重力自流供水。首先自取水头部经管道将原水引入净化水厂，由于中途高差较

大，在英旺和木头沟分别设一座减压站，原水在净化水厂经过减压调流、净化处理达标后经净水管道输入城区管网。

1 调流调压阀设置

本工程采用自然高差采取重力自流供水，从刘庄水库水源点至净水厂高程差达到191米，原水管道长度约24.76km，管道直径为DN400mm 及DN350mm，设计压力为1.0MPa；从净水厂至县城管网高程差约70m，净水管道长约8.58km，管道直径为DN400mm，设计压力为1.0MPa，在西川与原城区管网连接，原城区管网设计压力为0.4MPa。根据管道设计情况及考虑水锤升压等综合因素，拟设英旺减压阀室、木头沟减压阀室、净化水厂进口减压阀室和西川减压阀室共4座减压阀室。每座减压阀室与相邻减压阀室的高程差约59～70m，分别设置一台调流调压阀，其功能是根据工程的需要进行管线流量和压力的实时调节，阀前压力为59～70m，要求阀后压力为1.5～2.5m，过阀流量保证10000m 3/d，以保证工程管线的安全运行和净化水厂的流量调节。由于英

供水工程中调流调压阀的选型及应用

靳卫华，谢鸿玺，冯玉林，李妍，李伟

（合肥通用机械研究院，安徽 合肥 230031）

摘要：介绍了调流调压阀的种类及其选用要求，分析了不同结构形式的调流调压阀的工作原理和性能差异，并总结了在供水工程管道设计中，调流调压阀的一些选型和安装设置经验。

关键词：调流；调压；功能；应用前景

中图分类号：TV672 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2018）02（下）-0103-03

促进构件偏心值降低。杆件端部刚度提高；第三，主材采取双排准线时，可在其外排准线上连接辅助材，使连接间隙改善的同时，促进塔重减轻；第四，因主材及斜材夹角会影响主材扣孔，主材连接斜材时，尽量直接伸入，主材净截面保证后，连接板不用或少用；第五，杆件双面连接时，布置避免对孔进行，促进其断面损失减小；第六，紧凑实施节点连接，并减小节点板面积。

3 结语

沿海地区采用大跨越杆塔架设输电线路时，要结合沿海地区的地理特点设计杆塔结构，并保证杆塔结构具有较强的抗台风能力，同时，还要使塔重尽量减小、

便于施工，本文优化之后的杆塔结构设计具有较强的合理性，适合在沿海地区推广。参考文献：

[1]江思杰,易弢,张孔林等.配电线路台风灾损机理研究进展[J].电气技术,2017，(11):6-11，17.

[2]张春阳,邓薇.输电线路杆塔结构优化设计解析[J].中国新技术新产品,2017，(21):94-95.

[3]王文明,孙宗德,王子龙等.大跨越杆塔埃菲尔效应分析[J].钢结构,2017,32(09):68-71.

[4]王文明,曹丹京,徐震等.大跨越杆塔弯矩效应研究[J].低温建筑技术,2015,37(07):67-69.

[5]刘君.降低输电线路大跨越航空障碍灯故障率方法的探讨[J].宿州学院学报,2013,28(06):74-75.

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研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术

中国设备工程 2018.02 (下)

旺减压阀室和木头沟减压阀室位于乡村较偏僻位置，西川减压阀室位于城区路口，单独架设电力设施的建设成本和维护成本均比较高，此三处不宜采用电气控制，净化水厂减压阀室位于厂区内，具备电气操作的条件。

2 调流调压阀选型

2.1 结构型式选择

（1）工程对阀门的要求。首先应根据工程的实际要求和阀门的特性，综合考虑是用于流量调节还是压力调节或综合调节、调节范围、调节精度等；其次选用调流调压阀时最重要的一个因素就是使阀门实际运行时在各种工况下不发生有害的汽蚀。但是阀门的基本特性曲线对阀门在什么时候发生气蚀是看不出来的，更指不出来在哪个点上达到操作极限。而各种阀门由于构造不同，允许的气蚀系数δ也不同。根据相关理论，合理的设计/选型应该满足工程计算的气蚀系数(按阀门工作时开度和流量控制范围取阀前与阀后压差最大值算)大于阀门允许的气蚀系数，则说明可用，不会发生气蚀。如蝶阀的允许的气蚀系数为2.5，当δ＞2.5时，则不会发生气蚀。δ＜2.5会发生气蚀、振动、噪音，严重时会影响阀门和下游配管使用寿命。根据相关理论，用户工况的δ

计算公式为：

式中：

H 1——阀后（出口）压力，m；

H 2——大气压与其温度相对应的饱和蒸汽压力之差，m。

ΔP——阀前、阀后的压差，m；v——过阀流速，m/s。

本工程最恶劣工况气蚀系数计算如表1。

表1

序号安装位置阀前压力/m 阀后压力/m 阀前后压差/m 气蚀系数 δ1英旺减

压阀室65 1.5～2.562.5～63.50.1812木头沟减压阀室59 1.5～2.556.5～57.50.23净化水厂进口减压阀室67 1.5～2.564.5～65.5

0.1764

西川减压阀室

70

40

30

1.667

根据表1计算结果，英旺减压阀室所选择的调流调压阀的最小允许气蚀必须小于0.181，木头沟减压阀室所选择的调流调压阀的最小允许气蚀必须小于0.2，净化水厂减压阀室所选择的调流调压阀的最小允许气蚀必须小于0.176，西川减压阀室所选择的调流调压阀的最小允许气蚀必须小于1.667，满足这种要求的调流调压阀，才能在本工程大的压差条件下保证长期运行过程中不会发生汽蚀破坏。

（2）调流调压阀的选择。选用调流调压阀的种类很多，常用的有闸阀、球阀、蝶阀、隔膜阀、活塞阀、针形阀、套筒式调节阀等多种。常用的调流调压阀如套

表2

序号

项目

套筒式调节阀

隔膜式水力控制阀

活塞阀

针形阀

1

控制原理

套筒设置多个特殊喷孔，使

喷出水流束互相对射消能，通过

传动机构带动活动套筒往复运动，

从而通过改变阀门的开度，使参与

出流的喷孔数量改变，从而控制

调流调压阀后的水流压力和流量

通过控制腔中的橡胶

膜片和弹簧一起带动平板式

的阀瓣上下往复运动，盖住

过阀的出流面积，控制阀后

的压力和流量

通过内置的传动机构带动活动阀芯往复运动，从而改变阀门开度，使出流部位的面积改变，从而控制调流调压阀后的水流压力和流量

通过外置的传动机构带动活动阀芯往复运动，从而改变阀门开度，使出流部位的面积改变，从而控制调流调压阀后的水流压力和流量

2

控制精度精度高、精确控制

精度较低

精度较高

精度低

3操作控制方式

手动、电动、液动、水力先导控制、气动等多种控制方式水力先导控制

手动、电动、液动、气动等多种控制方式手动、电动、液动、气动等多种控制方式4

使用效果

阀门带实时开度显示，减压效果好，调节比可达20：1，控制精度高，阀后压力稳定，无气蚀产生，振动噪音小，使用寿命长(主要部件可达50年)，维护简单

阀门不带开度显示，减压效果一般，控制精度较低，调节比小，一般3:1，阀后压力波动较大，易产生气蚀，使用寿命较短，运行时振动噪音大，维护简单

阀门带实时开度显示，通过改变不同的出口部件形式，减压效果较好，控制精度一般，调节比小，一般5:1，使用寿命较短，运行时振动噪音较大，操作维护复杂

阀门带实时开度显示，减压效果一般，控制精度低，调节比小，一般3:1，阀后压力波动较大，易产生气蚀，运行时振动噪音大，操作维

护较复杂

5

耐气蚀性能

恒定值，不随开度变化而变化，δ=0.15，耐气蚀性能较好

变化值，随开度变化而变化，一般较大(δ≥1.0),耐气蚀性能较差变化值，随开度变化而变化，一般均较大(δ≥0.5)，耐气蚀性能较差变化值，随开度变化而变化，一般均较大(δ≥1.0)，耐气蚀性能较差