超长距大流量重力流输水系统的溢流式调压井及调压方法技术方案

一种超长距大流量重力流输水系统的溢流式调压井包括调压井、主干线管道、南干线管道和北干线管道。调压井设置于主干线管道的末端。调压井的上游的连接管道连通主干线管道。调压井的下游的输水管道分别连通南干线管道和北干线管道。调压井的上游的连接管道以及其下游的输水管道均安装在调压井的底部。调压井上游主干线管道以及连接管道上依次设置有检修蝶阀、超声波流量计、压力变送器、调流调压阀、检修半球阀。本发明专利技术能够最大限度降低管道的承压值，有效保证输水系统的稳定性和安全性，且减少输水系统造价，大大缩短输水系统水锤波振荡时间，提高输水系统调节响应速度，控制事故影响范围，保证系统中其它非事故段的安全。全。全。

【技术实现步骤摘要】
超长距大流量重力流输水系统的溢流式调压井及调压方法


[0001]本专利技术涉及水利工程输水
，尤其涉及一种输水安全系统。

技术介绍

[0002]为解决水资源量少的地区缺水困局，构建国家水网主骨架和大动脉建设步伐加快。因而，采用工程措施从水资源相对较多的区域调一部分水到水资源缺乏的地区成为缓解水资源缺乏的主要途径，长距离、跨流域调水工程应运而生。
[0003]近年来超长距离大流量重力有压流管道输水工程越来越多，这些工程输水距离高达百公里级，且通过水的重力势能来输水的管道系统。在水力过渡过程中，如输水系统末端控制阀门紧急关闭时，系统中水锤压强迅速上升并快速传播，若最大压强超过管道的承压极限，则可能发生爆管，爆管发生后系统内水压力会突然急剧降低，产生的降压水锤会在整个输水系统中快速传播，可能导致大范围的连锁性破坏。为控制输水系统过渡过程水锤压力，可采取合适的防护措施，如泄压阀、气压罐、调压井、空气阀等。这些防护措施各有针对的问题和适用条件，其中调压井被认为是最可靠的方式。根据工作原理，调压室可分为简单式、阻抗式、溢流式、差动式、气垫式等，在水电站及泵站加压和重力有压输水系统中被广泛使用。
[0004]在长距离重力流输水系统中，可采用的溢流式调压塔，其顶部设置有溢流堰，在水锤压力上升的过渡过程中，水位升高至溢流堰顶后开始溢流，限制水位的进一步升高，从而限制系统中的最大水锤压力。
[0005]然而，以往的溢流式调压塔功能较单一，仅能实现控制输水系统最大水锤压力的效果，但调压塔有效容积较小，无法起到匹配输水系统上、下游流量的作用，且输水系统易出现压力不稳和溢流现象，从而造成系统调度过于频繁、稳定运行困难和水资源浪费。当系统某处发生爆管事故时，会造成整个输水系统瘫痪，从而影响输水系统所有水厂的运行。若下游某一支线水厂调节水量，产生的水锤压力波也会对整个输水系统产生波动，影响其它水厂稳定供水。
[0006]为此，亟需一种超长距大流量重力流输水系统的调压方法和装置来解决上述问题，既保证在正常运行和流量调节时匹配上、下游流量，又能在输水系统末端阀门紧急关闭时限制最大水锤升压，还可在爆管事故中能隔断系统，防止事故蔓延。进而克服现有技术的上述缺陷，保证输水稳定性、过渡过程的安全性，又要保证工程造价的经济合理性，且大幅提高提高输水系统调节响应速度。

技术实现思路

[0007]本专利技术之目的在于提供一种超长距大流量重力流输水系统的溢流式调压井及调压方法，能有效保证输水系统的稳定性和安全性，且能提高输水系统调节响应速度。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了超长距大流量重力流输水系统的溢流式调压井，包括调压井、主干线管道、南干线管道和北干线管道、溢流堰、溢流池和溢流管。调压井设置
于主干线管道的末端。调压井的上游的连接管道连通主干线管道。调压井的下游的输水管道分别连通南干线管道和北干线管道。调压井的上游的连接管道以及其下游的输水管道均安装在调压井的底部。调压井上游主干线管道以及连接管道上依次设置有检修蝶阀、超声波流量计、压力变送器、调流调压阀、检修半球阀。调压井的顶端外壁缺口处设置有溢流堰。溢流堰外围设置有溢流池。溢流堰上设置有连通调压井的溢流出口，以及连通溢流池的进水口。溢流池为扇形筒状结构。溢流池的顶高程与调压井一致。该溢流池底部连通有溢流管。沿溢流管方向设置有多个集水井。
[0009]作为优选方式，主干线管道包括分流管道，该分流管道将主干线管道内的水流分流。分流管道上依次设置有检修蝶阀和超声波流量计、调流调压阀、检修半球阀。
[0010]作为优选方式，主干线管道还包括合流管道，该合流管道将主干线管道内的分流的水流重新合流。该合流管道连通调压井的上游的连接管道。
[0011]作为优选方式，分流管道一条主管线分为两条支线且合流管道为两条支线合为一条主管线，或者分流管道两条主管线分为四条支线且合流管道为四条支线合为两条主管线。
[0012]作为优选方式，南干线管道为单排管道。北干线管道为双排管道。南干线管道和北干线管道上均依次设置有检修蝶阀和超声波流量计。检修蝶阀均自带旁通阀门，该旁通阀门为双偏心蝶阀。
[0013]作为优选方式，本专利技术提供了超长距大流量重力流输水系统的调压方法，包括：相隔一定距离设置一个分段减压的调压井，将长距离管道划分成几个较短距离的管道，每一分段管道两端的最大静压差就是两个减压池之间的最大地形差。
[0014]作为优选方式，根据管道进口不同水位、管道不同糙率、各分水口不同引水流量，调节调压井前调流调压阀开度，使调压井始终保持在设计水位下运行。调流调压阀根据调压井内液位信号，实时调整阀门的开度，改变阀门内部过流面积，控制阀后压力和管线流量，从而使调压井水位稳定。
[0015]当调压井下游用户加大供水流量时，调大调流调压阀开度，以防止调压井被拉空。当下游用户减小供水流量时，减小调流调压阀开度，以防止调压井出现溢流。
[0016]作为优选方式，在管道运行初期，供水流量小于设计工况运行时，管道富裕水头通过中间调压井和调流调压阀进行消减，降低下游管道压力。管道末端阀门紧急关闭时，限制系统产生过大水锤升压，同时缩短输水系统水锤波振荡时间。
[0017]作为优选方式，当调压井下游出现爆管事故时隔断系统，将系统自动分隔成几段，控制事故影响范围，保证系统中其它非事故段的安全。事故发生后，其它非事故段自动恢复输水运行，将事故影响范围降到最低。
[0018]作为优选方式，根据稳态水力计算和水力过渡过程分析确定调压井设计水位和最高水位，设计水位取输水管道正常运行下的调压井处水位，最高水位取水力过渡过程中最高波动水位。确定调压井最小有效容积以控制调压井水位稳定运行，其中，调压井的有效容积按输水管道3min转输水量计算。当系统最大不平衡流量为设计流量的20％时，允许调节时间为15min。
[0019]与现有技术相比，本专利技术针对超长距离重力流输水系统，提供一种新型输水系统的溢流式调压井及调压方法，其不仅能在正常运行和流量调节时匹配上、下游流量，而且能
将输水系统分割成独立的系统，在输水系统末端阀门紧急关闭时限制最大水锤升压，当出现爆管事故时能隔断水锤传播，防止事故蔓延。具体而言，本专利技术一方面能够最大限度降低管道的承压值，有效保证输水系统的稳定性和安全性，且减少输水系统造价。另一方面，本专利技术能大大缩短输水系统水锤波振荡时间，降低调流调压阀电动执行器制造难度，提高输水系统调节响应速度，极大的方便输水工程运行管理。此外，本专利技术能够控制事故影响范围，保证系统中其它非事故段的安全。这样既可增强系统运行的稳定性、安全性，又可大幅降低管道工程造价。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的溢流式调压井及阀件总平面结构示意图。
[0021]图2为本专利技术的调压井进水管道及阀件A
‑
A剖面示意图。
[0022]图3为本专利技术的调压井出水管道及阀件B
‑
B剖面示意图。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超长距大流量重力流输水系统的溢流式调压井，其特征在于，包括调压井、主干线管道、南干线管道、北干线管道、溢流堰、溢流池和溢流管；其中，所述调压井设置于所述主干线管道的末端；所述调压井的上游的连接管道连通所述主干线管道；所述调压井的下游的输水管道分别连通所述南干线管道和北干线管道；所述调压井的上游的连接管道以及其下游的输水管道均安装在所述调压井的底部；所述调压井上游主干线管道以及连接管道上依次设置有检修蝶阀、超声波流量计、压力变送器、调流调压阀、检修半球阀；所述调压井的顶端外壁缺口处设置有所述溢流堰；所述溢流堰外围设置有所述溢流池；所述溢流堰上设置有连通所述调压井的溢流出口，以及连通所述溢流池的进水口；所述溢流池为扇形筒状结构；所述溢流池的顶高程与所述调压井一致；该溢流池底部连通有所述溢流管；沿所述溢流管方向设置有多个集水井。2.根据权利要求1所述的超长距大流量重力流输水系统的溢流式调压井，其特征在于，所述主干线管道包括分流管道，该分流管道将所述主干线管道内的水流分流；并且，所述分流管道上依次设置有检修蝶阀和超声波流量计、调流调压阀、检修半球阀。3.根据权利要求1所述的超长距大流量重力流输水系统的溢流式调压井，其特征在于，所述主干线管道还包括合流管道，该合流管道将所述主干线管道内的分流的水流重新合流；该合流管道连通所述调压井的上游的连接管道。4.根据权利要求2所述的超长距大流量重力流输水系统的溢流式调压井，其特征在于，所述分流管道一条主管线分为两条支线且所述合流管道为两条支线合为一条主管线；或者，所述分流管道两条主管线分为四条支线且所述合流管道为四条支线合为两条主管线。5.根据权利要求1所述的超长距大流量重力流输水系统的溢流式调压井，其特征在于，所述南干线管道为单排管道；所述北干线管道为双排管道；所述南干线管道和北干线管道上均依次设置有检修蝶阀和超声波流量计；其中，所述检修蝶阀均自带旁通阀门，该旁通阀门为双偏心蝶阀。6.一种超长距大流量重力流输水系统的调压方法，其特征在于，所述方法包括：相隔一定距离设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延忠，耿运生，王志斌，陈景茹，刘燕强，张永旭，王晓苹，刘雄，周玉涛，刘小波，宋静萍，惠立新，李留根，林兵，刘丽莎，彭云卿，吴骐帆，刘晓琳，
申请(专利权)人：河北省水利规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：