CN110630906A - 一种用于长距离大管径管道输水管路末端具有消除管道内水锤的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于长距离大管径管道输水管路末端具有消除管道内水锤的装置，包括水池、管道出水前端、管道出水末端、第一检修阀、流量调节阀、旁通管、第二检修阀和压力波动预止阀；所述管道出水前端与水池连接，所述第一检修阀和流量调节阀依次设置在管道出水末端，所述旁通管与管道出水末端并联设置；所述第二检修阀和压力波动预止阀在旁通管上液体流动方向上依次设置；本发明能保证输水系统设备的安全、稳定、高效运行，能有效降低输调水管线系统重大事故的发生，避免爆管造成水资源的流失或对周边生态环境造成破坏，能够消除管路中闸、其他阀门发生非正常关闭时产生水锤，减少人工干预，提高自动化程度。
Description
技术领域
本发明涉及大型管道输水工程、泵站水锤控制领域，具体为一种用于长距离大管径管道输水管路末端具有消除管道内水锤的装置。
背景技术
大型管道输水工程，常常利用天然地形落差靠重力流输水，重力流输水管道因无水泵加压，小流量运行时压力反而高于大流量运行时的压力。正常运行时测压管水头小于静水头，但是管路上的闸、阀关闭后，管中最大静水头即为地形最大落差，落差越大，管道承受的压力越高，当管路中闸、阀发生非正常关闭时，容易产生较大的水击压力，造成管道爆裂事故。对于特殊的多起伏重力流管路，常常在管路高点、转折点发生断流空腔，容易造成断流弥合水锤，水锤产生的瞬时压强可达管道中正常工作压强的几十倍甚至于数百倍，这种大幅度压强波动，可导致管道系统强烈振动，噪声，并可能破坏阀门接头，对管道系统有很大的破坏作用，严重影响管道的安全常运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消除水锤的方法，通过在输水管末端加装一套水锤消除器，对压力波动预止阀进行压力值的设定，当管道输水过程中有水锤产生，管道内压力波超出设定压力区间值时阀门自动打开泄压，压力稳定后且在设定区间内时压力波动预止阀自动关闭停止泄压。很好的保护了管道和其他附属设备，提高运行安全性。
本方案是这样进行实现的：
一种用于长距离大管径管道输水管路末端具有消除管道内水锤的装置，包括水池、管道出水前端、管道出水末端、第一检修阀、流量调节阀、旁通管、第二检修阀和压力波动预止阀；所述管道出水前端与水池连接，所述第一检修阀和流量调节阀依次设置在管道出水末端，所述旁通管与管道出水末端并联设置；所述第二检修阀和压力波动预止阀在旁通管上液体流动方向上依次设置。
作为优选的，所述压力波动预止阀中的阀设置为
高压导阀值(m)＝输水管道起点高程▲h-输水管道末端高程▲h+高安全余量(m)
低压导阀值(m)＝(输水管道起点高程▲h-输水管道末端高程▲h)-最大设计流量下的沿程损失hf-低安全余量(m)
其中输水管道起点高程▲h为管道出水前端的高度位置，输水管道末端高程▲h为管道出水末端的高度位置，高安全余量为200-500kpa，低安全余量取值为区间为(最大设计流量出口点压力＞安全余量＞0)。
作为优选的，所述管道出水前端的高度位置高于管道出水末端的高度位置。
作为优选的，所述旁通管的口径宜为管道出水末端直径的1/5-1/4。将旁通管设置远小于管道出水末端的直径。
作为优选的，所述第二检修阀与压力波动预止阀，两个阀门的耐压等级为运行设计压力的1.5倍。
作为优选的，所述旁通管的材质、耐压等级与管道出水末端相同，
作为优选的，所述旁通管与管道出水末端进行焊接，第二检修阀、压力波动预止阀两端用法兰进行连接，并且第二检修阀与压力波动预止阀的管径与与旁通管的内径相同。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)、保证输水系统设备的安全、稳定、高效运行，能有效降低输调水管线系统重大事故的发生，避免爆管造成水资源的流失或对周边生态环境造成破坏。
(2)、保持整个输水系统原设计的最大过流量和输水效率。
(3)、能够消除管路中闸、其他阀门发生非正常关闭时产生水锤，减少人工干预，提高自动化程度。
(4)、与在输水管路中安装减压阀或修建减压水池等相比投入费用低，安全可靠等特。
附图说明
图1是本发明整体的结构示意图；
图中标记：1、水池；2、管道出水前端；3、管道出水末端；4、第一检修阀；5、流量调节阀；6、旁通管；7、第二检修阀；8、压力波动预止阀。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或隐含地包括一个或多个该特征。
如图1所示，一种用于长距离大管径管道输水管路末端具有消除管道内水锤的装置，包括水池、管道出水前端、管道出水末端、第一检修阀、流量调节阀、旁通管、第二检修阀和压力波动预止阀；所述管道出水前端与水池连接，水体从管道出水前端进入到管体中，所述管道出水前端的高度位置高于管道出水末端的高度位置，在两者之间的高度差即对末端管道是产生静压力。
所述第一检修阀和流量调节阀依次设置在管道出水末端，通过第一检修阀和流量调节阀实现对管道内部的检修。
可是当管路中闸、阀发生非正常关闭时，容易产生较大的水击压力，此时容易造成管道爆裂事故，本发明人在结合现有技术对管路作出改进，在管道出水末端并联设置旁通管，在旁通管上液体流动方向上依次设置第二检修阀和压力波动预止阀。
所述旁通管的材质、耐压等级与管道出水末端相同，所述旁通管的口径宜为管道出水末端直径的1/5-1/4。将旁通管设置远小于管道出水末端的直径，可以保持整个输水系统原设计的最大过流量和输水效率。
所述旁通管与管道出水末端进行焊接，第二检修阀、压力波动预止阀两端用法兰进行连接，方便以后阀门检修或更换。
所述第二检修阀与压力波动预止阀，两个阀门的耐压等级为运行设计压力的1.5倍；并且第二检修阀与压力波动预止阀的管径与与旁通管的内径相同。
通过第二检修阀对水体隔绝，实现对压力波动预止阀的检修，以及压力波动预止阀中参数的设置。
所述压力波动预止阀对管道内的水体压力进行自动泄压：当管道内压力波超出设定压力区间值时压力波动预止阀自动打开泄压，压力稳定后且在设定区间内时压力波动预止阀自动关闭停止泄压
在管道输水时：检修阀、流量调节阀为打开状态，打开检修阀使旁通管充满水，压力波动预止阀为关闭状态，当管内压力变化超出设置压力区间范围时压力波动预止阀打开泄压，压力稳定后自动关闭。
管道停用时：检修阀、流量调节阀为关闭状态，检修阀为打开状态，压力波动预止阀为关闭状态，当管内压力变化超出设置压力区间范围时压力波动预止阀打开泄压，压力稳定后自动关闭。
在本发明中，申请人在多年的实际使用过程中，对压力波动预止阀的高压导阀值和低压导阀值进行研究和改进，使压力波动预止阀能够更加灵敏和高效的对管道内的压力进行释放。
具体设定值如下：
高压导阀值(m)＝输水管道起点高程▲h-输水管道末端高程▲h+高安全余量(m)
低压导阀值(m)＝(输水管道起点高程▲h-输水管道末端高程▲h)-最大设计流量下的沿程损失hf-低安全余量(m)
▲h为管道出水末端的高度位置，高安全余量为200-500kpa，低安全余量取值区间为(最大设计流量出口点压力＞安全余量＞0)。
其中最大设计流量下的沿程损失hf为
其中l代表管长，d表示管径；v表示流速；λ表示沿程阻力系数，与管道的粗糙度有关；g表示重力加速度。
本发明提供一种安装方法：包括以下步骤
1、施工前确保主管内的水已经排空；
2、旁通管材质主管一致，壁厚、耐压等级应大于等于主管；
3、在主管水平中间位置割口开孔，并焊接旁通管，旁通管另一端焊接与检修阀相同尺寸的法兰；阀门与新装管道之间都制作法兰连接；
4、确认第二检修阀和压力波动预止阀的安装方向；
5、对第二检修阀和压力波动预止阀制作支墩；
6、对旁通管中的焊缝进行探伤检测，最后进行充水试压，试验压力应主管设计压力的1.5倍；符合《水电站压力钢管设计规范》后方可投入运行。
7、对管道、焊缝做防腐处理，并箭头标明水流方向。
通过上述设定，可以更加精准的使压力波动预止阀对管道中的压力进行更加灵敏和高效的进行泄压，保护管道和其他附属设备，并且提高整体系统运行的安全性。
本发明中所使用的压力波动预止阀为835型压力波动预止阀，当然在本方案中不仅限于此阀门。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于长距离大管径管道输水管路末端具有消除管道内水锤的装置，其特征在于：包括水池、管道出水前端、管道出水末端、第一检修阀、流量调节阀、旁通管、第二检修阀和压力波动预止阀；所述管道出水前端与水池连接，所述第一检修阀和流量调节阀依次设置在管道出水末端，所述旁通管与管道出水末端并联设置；所述第二检修阀和压力波动预止阀在旁通管上液体流动方向上依次设置。
2.如权利要求1所述的一种用于长距离大管径管道输水管路末端具有消除管道内水锤的装置，其特征在于：所述压力波动预止阀中的阀设置为
高压导阀值(m)＝输水管道起点高程▲h-输水管道末端高程▲h+高安全余量(m)
低压导阀值(m)＝(输水管道起点高程▲h-输水管道末端高程▲h)-最大设计流量下的沿程损失hf-低安全余量(m)
其中输水管道起点高程▲h为管道出水前端的高度位置，输水管道末端高程▲h为管道出水末端的高度位置，高安全余量为200-500kpa，低安全余量取值区间为(最大设计流量出口点压力＞安全余量＞0)。
3.如权利要求1或2所述的一种用于长距离大管径管道输水管路末端具有消除管道内水锤的装置，其特征在于：所述管道出水前端的高度位置高于管道出水末端的高度位置。
4.如权利要求1或2所述的一种用于长距离大管径管道输水管路末端具有消除管道内水锤的装置，其特征在于：所述旁通管的口径宜为管道出水末端直径的1/5-1/4。将旁通管设置远小于管道出水末端的直径。
5.如权利要求1或2所述的一种用于长距离大管径管道输水管路末端具有消除管道内水锤的装置，其特征在于：所述第二检修阀与压力波动预止阀，两个阀门的耐压等级为运行设计压力的1.5倍。
6.如权利要求1或2所述的一种用于长距离大管径管道输水管路末端具有消除管道内水锤的装置，其特征在于：所述旁通管的材质、耐压等级与管道出水末端相同。
7.如权利要求1或2所述的一种用于长距离大管径管道输水管路末端具有消除管道内水锤的装置，其特征在于：所述旁通管与管道出水末端进行焊接，第二检修阀、压力波动预止阀两端用法兰进行连接，并且第二检修阀与压力波动预止阀的管径与与旁通管的内径相同。
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