CN218626446U - 用于超长距离大流量重力流输水系统的溢流式调压井 - Google Patents

Abstract

一种用于超长距离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。本实用新型本能够最大限度降低管道的承压值，保证输水系统的稳定性和安全性，且减少输水系统造价。

Description

用于超长距离大流量重力流输水系统的溢流式调压井

技术领域

本实用新型涉及水利工程输水技术领域，尤其涉及一种输水安全装置。

背景技术

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。

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。

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。

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。

为此，亟需一种用于超长距离大流量重力流输水系统的溢流式调压井来解决上述问题，能够保证输水系统压力稳定性且避免溢流现象。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，且大幅提高输水系统调节响应速度。

实用新型内容

本实用新型之目的在于提供一种用于超长距离大流量重力流输水系统的溢流式调压井，能有效保证输水系统的稳定性和安全性。

为实现上述目的，本实用新型提供了用于超长距离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。

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。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。

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。

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。

作为优选方式，调压井为圆筒型，调压井的外壁设置有保温层。

作为优选方式，调压井的下部壁厚1.2m，上部壁厚1m，井底高程11.40m，底板厚1.8m，顶高程34.58m，设计水位为31.88m。

作为优选方式，调压井连通溢流堰，该溢流堰的堰底高程为32.38m。

作为优选方式，检修蝶阀采用双偏心蝶阀，卧轴布置，橡胶密封，直径与输水管道直径相同。

作为优选方式，检修半球阀为偏心半球阀结构，采用上装式、软硬密封、双向承压、直径与输水管道相同，为方便主阀启闭，偏心半球阀自带旁通阀门。

与现有技术相比，本实用新型的调压井一方面结构简单易于施工且成本低，另一方面能有效能够保证输水系统压力稳定性且避免溢流现象，从而有效保证输水稳定性、过渡过程的安全性，及工程造价的经济合理性，且大幅提高输水系统调节响应速度。

附图说明

图1为本实用新型的溢流式调压井及阀件总平面结构示意图。

图2为本实用新型的调压井进水管道及阀件A-A剖面示意图。

图3为本实用新型的调压井出水管道及阀件B-B剖面示意图。

图4为本实用新型的调压井溢流结构及溢流管C-C剖面示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本实用新型的用于超长距离大流量重力流输水系统的溢流式调压井的实施方式。

在此记载的实施方式为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施方式外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施方式做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。

如图1所示，示出了本实用新型的溢流式调压井10及阀件总平面结构示意图，其中，除高程以米(m)计外，图中其它尺寸单位以毫米(mm)计。本实用新型的用于超长距离大流量重力流输水系统的溢流式调压井，包括调压井10、主干线管道7、南干线管道8和北干线管道9。调压井10设置于主干线管道7的末端。调压井10的上游的连接管道连通主干线管道7。调压井10的下游的输水管道分别连通南干线管道8和北干线管道9。调压井10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10的底部。如图2所示，其中，除高程以米(m)计外，图中其它尺寸单位以毫米(mm)计，调压井10上游主干线管道7以及连接管道上依次设置有检修蝶阀1、超声波流量计2、压力变送器3、调流调压阀4、检修半球阀5。

再参见图1，本发明的超长距大流量重力流输水系统的溢流式调压井还可包括溢流池109、溢流管107和溢流堰108。

调压井10的顶端外壁缺口处设置有溢流堰108。溢流堰108外围设置有溢流池109。溢流堰上108设置有连通调压井10的溢流出口，以及连通溢流池109的进水口。溢流池109为扇形筒状结构。溢流池109的顶高程与调压井一致。该溢流池109底部连通有溢流管107。沿溢流管107方向设置有多个集水井110。

具体而言，沿溢流管107方向设置有多个阀井，每个阀井内设集水井110，集水井110直径为0.8m，深0.8m，用于收集阀门及阀件检修排水，必要时临时安装排水泵予以排除。集水井110以独立的方式设置，与溢流管107不连通，仅用于收集和排除阀井内积水。

溢流堰108堰顶高程32.50m，溢流堰108长度5m，堰顶宽度1m，堰上净空2m。溢流堰108主要作用为当调压井10水位升高至溢流堰108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。

溢流池109为一扇形筒状结构，扇形内径6.5m，扇形外径9.5m，扇角52°，截面积13.62m²，容积约287m³。溢流池109底高程11.40m。溢流池109作用为调压井10内溢流水通过溢流池109消能，从使调压井10溢流水安全平稳的通过溢流池109底部的溢流管107排泄，溢流管107进口中心高程12.90m。

调压井10、溢流堰108、溢流池109是相关的，溢流堰108是调压井10的溢流出口，同时溢流堰108亦为溢流池109的进水口。调压井10溢流水通过溢流堰108流入溢流池109消能，再通过溢流池109底部的溢流管107排泄。

检修蝶阀1为手动双偏心蝶阀。调流调压阀4为电动调流调压阀4。检修半球阀5为手动偏心半球阀。

主干线管道7包括分流管道，该分流管道将主干线管道7内的水流分流。分流管道上依次设置有检修蝶阀1和超声波流量计2、调流调压阀4、检修半球阀5。主干线管道7还包括合流管道，该合流管道将主干线管道7内的分流的水流重新合流。该合流管道连通调压井10的上游的连接管道。

本实用新型实施方式进一步优选地，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。

本实用新型实施方式进一步优选地，如图3所示，其中，除高程以米(m)计外，图中其它尺寸单位以毫米(mm)计。南干线管道8为单排管道。北干线管道9为双排管道。南干线管道8和北干线管道9上均依次设置有检修蝶阀1和超声波流量计2。检修蝶阀1为双偏心蝶阀。检修蝶阀1均自带旁通阀门6，该旁通阀门6为双偏心蝶阀。

本实用新型实施方式进一步优选地，输水系统为超长距离大流量重力流输水系统，输水线路线自工程起点先经过77km主干线管道7到达分叉点，管道分叉后分为南、北两条分干线包括南干线管道8和北干线管道9，主干线管道7又包括多条支线，输水线路超过200km，上游进口水位高，下游出口水位低，通过水的自重输水，在主干线管道7分叉点设置有本实用新型的多功能调压井10。

更具体地，如图1所示，主干线管道7依次连通主干线第一检修井71、主干线流量计井72、主干线调流阀井73和主干线第二检修井74。主干线调流阀井73一侧设置有主干线检修间75，顶部可以设置有电动葫芦1104方便检修起吊调流阀。南干线管道8依次连通南干线检修井81和南干线流量计井82。北干线管道9依次连通北干线检修井91和北干线流量计井92。主干线管道7、南干线管道8和北干线管道9均连通设置于三管道干线中央的调压井10。调压井10上设置有液位监测仪101。

本实用新型实施方式进一步优选地，调压井10位于主干线管道7的末端，主干线管道7先由2条管径2m的管道分为4条管径1.4m管道，管道依次设DN1400检修蝶阀1、DN1400超声波流量计2、DN1400调流调压阀4、DN1400检修半球阀5，之后4条DN1400管道合并成2条DN2000管道后进入调压井10，管壁设柔性套管。调压井10下游分别接南干线管道8和北干线管道9。南干线管道8为单排管径DN2000的管道，北干线管道9为双排管径DN2000的管道，管道首端依次设DN2000检修蝶阀1和DN2000超声波流量计2。调压井10上游连接管道以及下游输水管道均安装在调压井10底部。

为保证流量计测量精度，将超声波流量计2布置在调流调压阀4前，与前置检修蝶阀1直管段距离为10倍管径，与调流调压阀4直管段为5倍管径。为避免调流调压阀4后水流紊乱对下游阀门造成影响，调流调压阀4后置检修阀门选用全通径偏心半球阀。

本实用新型实施方式进一步优选地，如图4所示，调压井10主要水位指标及控制尺寸如下：调压井10上游主干线管道7设计流量8m³/s，下游北干线管道9设计流量5m³/s，下游南干线管道8设计流量3m³/s。调压井10容积越大，越不容易产生溢流和拉空现象。根据水力过渡过程分析结果，当调压井10直径大于8m之后，南、北干线管道9的末端的阀门关闭时，调压井10内的水位波动幅度没有明显增加，同时考虑到调压井10上下游共有5条管道进入调压井10，结合水力条件和工程布置因素，确定调压井10直径11m。调压井10设计水位取输水管道正常运行下的调压井10处水位，为31.88m，溢流口高程取最高波动水位32.38m。调压井10的有效容积大于输水管道3min转输水量，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，可满足运行管理要求。

本实用新型实施方式进一步优选地，如图4所示，其中，除高程以米(m)计外，图中其它尺寸单位以毫米(mm)计，调压井10为圆筒型，其内径11m，为钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C45，抗渗等级为W8，抗冻等级为F100。调压井10下部壁厚1.2m，上部壁厚1m。调压井10的外壁设置有保温层106。调压井10底高程11.40m，底板厚1.8m，顶高程34.58m，设计水位31.88m。调压井10连通溢流堰108。该溢流堰108的堰底高程为32.38m。调压井10基础采用钢筋混凝土灌注桩103，灌注桩103长20m，直径0.8m，间距3.05m。

本实用新型实施方式进一步优选地，为适用于寒冷地区全年运行，将检修蝶阀1、超声波流量计2及偏心半球阀均布置在厂区阀井内，调流调压阀4布置在调流阀室内，阀井及阀室均采用钢筋混凝土结构，并采取保温采暖措施。

更具体地，如图3所示，调压井10底部的溢流管107上设置有防水套管102。调压井10基座为多排灌注桩103。调压井10顶部设置有通气孔104。

如图2所示，集水井110顶部距地面至少有16.30米。集水井110井身上可以设置有进入孔集水井1102和/或另一进入孔1103。集水井110顶部可以设置有电动葫芦1101。

本实用新型实施方式进一步优选地，如图4所示，调压井10内设置有爬梯105。保温层106设置于调压井10的井壁外侧。调压井10的顶端外壁缺口处设置有溢流堰108。溢流堰108外围设置有溢流池109。溢流堰上108设置有连通调压井10的溢流出口，以及连通溢流池109的进水口。溢流池109为扇形筒状结构。溢流池109的顶高程与调压井一致。该溢流池109底部连通有溢流管107。沿溢流管107方向设置有多个集水井110。

本实用新型实施方式进一步优选地，调流调压阀4是通过阀门开度来调流调压。若阀门型式选择不当，控制精度就会不稳定，同时还会因汽蚀引起噪音、振动，甚至发生故障。通过对优选出的调流调压阀4的汽蚀系数进行分析，合理的确定调流调压阀4出口型式及安装高程，以保证阀门安全平稳运行，最大限度的减少阀门汽蚀、振动与噪音，延长阀门使用寿命。调流调压阀4的结构采用活塞式，执行机构为智能型电动执行器，具有远程操作功能。调流调压阀4的启闭规律及调节速度通过输水系统水力过渡过程分析计算得出，系统最大水锤升压需满足管道系统安全的要求。考虑调压井10前调流调压阀4的重要性和要求的可靠性较高，设置2台，同时运行，互为备用。

本实用新型实施方式进一步优选地，检修蝶阀1采用双偏心蝶阀，卧轴布置，橡胶密封，直径与输水管道直径相同。调压井10后南、北干线管道的首端DN2000检修蝶阀1处设旁通阀门6，主要是在检修阀门开启前先通过旁通阀门6充水，防止检修阀门开启时产生气蚀、振动、噪音和在管道内发生水锤。旁通阀门6为双偏心蝶阀，直径取为DN400。

本实用新型实施方式进一步优选地，检修半球阀5为偏心半球阀结构，采用上装式、软硬密封、双向承压、直径与输水管道相同，为方便主阀启闭，偏心半球阀自带旁通阀门6。

本实用新型实施方式进一步优选地，调流调压阀4前水压利用压力变送器3测量，压力变送器3为智能型压力变送器3，其量程0-1.0MPa，测量精度：±0.2％FS，回差：±0.2％FS。

调流调压阀4前及调压井10后管道流量利用超声波流量计2测量，超声波流量计2采用超声波时差式，4声道布置，测量准确度：≥±0.5％，重复性误差：≤0.3％。

调压井10内水位利用液位监测仪测量，液位监测仪采用静压式传感器，量程0-0.5MPa，测量精度：±0.2％FS，回差：±0.2％FS。

本实用新型一方面结构简单易于施工且成本低，另一方面能有效能够保证输水系统压力稳定性且避免溢流现象，从而有效保证输水稳定性、过渡过程的安全性，及工程造价的经济合理性，且大幅提高输水系统调节响应速度。

以上对本实用新型的用于超长距离大流量重力流输水系统的溢流式调压井的实施方式进行了说明，其目的在于解释本实用新型之精神。请注意，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神的情况下对上述各实施方式的特征进行修改和组合，因此，本实用新型并不限于上述各实施方式。对于本实用新型的用于超长距离大流量重力流输水系统的溢流式调压井的具体特征如形状、尺寸和位置可以上述披露的特征的作用进行具体设计，这些设计均是本领域技术人员能够实现的。而且，上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据实用新型之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本实用新型之目的为准。

Claims (9)

1.一种用于超长距离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、南干线管道和北干线管道；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。

2.根据权利要求1所述的用于超长距离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；

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。

3.根据权利要求2所述的用于超长距离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。

4.根据权利要求1所述的用于超长距离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。

5.根据权利要求1所述的用于超长距离大流量重力流输水系统的溢流式调压井，其特征在于，

所述调压井为圆筒型，所述调压井的外壁设置有保温层。

6.根据权利要求1所述的用于超长距离大流量重力流输水系统的溢流式调压井，其特征在于，所述调压井的下部壁厚1.2m，上部壁厚1m，井底高程11.40m，底板厚1.8m，顶高程34.58m，设计水位为31.88m。

7.根据权利要求6所述的用于超长距离大流量重力流输水系统的溢流式调压井，其特征在于，还包括溢流堰；

所述调压井连通所述溢流堰，该溢流堰的堰底高程为32.38m。

8.根据权利要求2-4中任一项所述的用于超长距离大流量重力流输水系统的溢流式调压井，其特征在于，所述检修蝶阀采用双偏心蝶阀，卧轴布置，橡胶密封，直径与输水管道直径相同。

9.根据权利要求2-4中任一项所述的用于超长距离大流量重力流输水系统的溢流式调压井，其特征在于，

所述检修半球阀为偏心半球阀结构，采用上装式、软硬密封、双向承压、直径与输水管道相同，为方便主阀启闭，偏心半球阀自带旁通阀门。

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