長距離輸水工程調流閥控制技術探討

【摘要】隨著越來越多長距離調水工程的建成和投入使用，調流閥的使用也會越來越廣泛，對于調流閥技術問題的研究也將會越來越具有重要的意義，將調流閥的特性與工程的實際情況進行有效的結合將會對長距離輸水工程產生更加積極的促進作用，文章以調流閥控制保護系統的工作原理為出發點，進而分析了調流閥的控制方式及計算，最后根據實際情況對長距離輸水工程調流閥控制技術進行了探究。

【關鍵詞】長距離輸水工程；調流閥；控制技術

1.前言

長距離輸水過程中管內壓力的穩定以及水流量的恒定一直以來是困擾水利輸送單位的技術難題，為了有效解決這一技術難題，確保水管在長距離輸水過程中能夠保持穩定的管內壓力和恒定的水流量，我國水利輸水工程采用了調流閥技術來解決這一難題。

2.調流閥控制保護系統的工作原理

調流閥控制保護系統由閥基電子設備（VBE）、晶閘管觸發監測單元（TTM）、漏水檢測器和避雷器動作指示器組成，其中VBE處于地電位，TTM、漏水檢測器和避雷器動作指示器處于高電位。上層控制保護系統有換流器控制保護設備（CCP）、數據采集與監控系統（SCADA）和全球定位系統（GPS），VBE和CCP采用光纖傳輸各種控制信號，提高抗干擾能力；VBE和SCADA系統通過總線通信傳輸事件信息；GPS將時鐘信號傳輸給VBE。VBE和高電位設備采用光纖傳輸，提高抗干擾能力和保證絕緣強度。

3.調流閥的控制方式及計算

3.1 控制方式分為自動控制和人工控制兩種方式。

3.1.1 自動控制方式

開停、流量調節不需人工干預，而由監控系統根據內部程序計算結果自動進行。此種模式只有在被控閥組處于“自動控制方式”時才能實現；

3.1.2 人工控制方式

人工設定閥的開度值，改變閥的開度來改變流量。此種模式只有在被控閥組處于“人工控制方式”時才能實現。

3.2 調流閥的計算

根據各配水支線需水量Q需和各約束邊界條件，通過恒定流程序計算各調流閥的開度或選擇直通閥。

首先輸入以下參數：面臨時刻水庫水位H現、調流閥公稱壓力等級PN、調閥直徑DN、調流閥出口型式、調流閥前壓力水頭H1、調流閥后壓力水頭H2、調流閥下游管道直徑、調流閥上游管道直徑、調流閥上游管道流阻系數ζ1、調流閥下游管道流阻系數ζ2、調流閥控制流量Q控。

將以上參數輸入VAG調流閥計算軟件，通過計算將得出開度流量曲線、開度流阻系數曲線、開度過流系數曲線、開度氣蝕系數曲線、開度噪聲曲線。

通過以上曲線查得所需對應流量及所需參數。

4.長距離輸水工程調流閥控制技術

4.1 管道設置

在輸水管道內設置調流閥前壓力、后壓力以及流量傳感器，在水流經過調流閥時將瞬時準確的壓力以及流量信號傳遞到控制室，控制室通過管內實際壓力和流量的需要來控制調流閥的開啟程度，確保水流在經過調流閥時能夠盡量減少對于調流閥的沖擊作用。同時為了更好的獲得管道內部穩定的壓力狀態以及流量狀態，需要在輸水管道調流閥位置前端留出長度為管道直徑3至5倍的長度，閥后端留出5倍管道直徑以上的管長。

4.2 設置進人檢修口

長距離輸水管使用的調流閥一般構造都非常復雜，工況要求也十分嚴格，一旦輸水過程中水流中夾雜樹枝以及塑料等雜物，則閥體的出流孔就非常容易堵塞，因此就需要在調流閥前端或者是后端分別設置一臺蝶閥，蝶閥與調流閥之間的位置能夠進人的檢修孔。蝶閥的作用是能夠在檢修的過程中切斷管內的水流，同時蝶閥距離調流閥的長度要滿足調流閥對于閥體前后管道長度的要求。這樣的設置方式除了能夠有效的降低調流閥拆除修理的維修成本，同時又能夠有效的保證蝶閥與調流閥在正常運轉過程中免于氣蝕的威脅。

4.3 設置多臺調流閥并聯工作

多臺調流閥并聯工作能夠適應流量變化范圍較廣的輸水管道，也能夠最大程度的確保輸水過程中的閥體的安全性和管道的穩定性。根據輸水管道的實際要求確定調流閥并聯數量，選擇其中一臺作為備用閥，在多組并聯運行的狀況下，當水流流量一定時，通過控制室來控制閥體的開啟數量，使得每一臺調流閥都能處于最佳的工作狀態，這樣不僅能夠有效的降低水流輸送過程中的噪音，同時還能夠有效的減少每臺閥體受到的氣蝕，延長系統整體的運行壽命。但是如果在輸水過程中水源水位低于設計允許的最低水位時，這個時候輸水系統不需要調流閥進行管內降壓，調流閥要保持最大的開啟程度，保證管內水流流速和流量。但是水流在經過閥體的時候仍會有水頭損失，這時需要設置超越管超越調流閥，超越管段設置蝶閥。如果需要降壓時就要關閉超越管部分的蝶閥，讓水流重新進入到主管道，經過調流閥的降壓控制。

4.4 合理確定調流閥與穩壓塔的位置關系

穩壓塔的設置是為了保證輸水管道能夠在各種不同的管道運行工況狀態下，整個管道輸水系統處于靜壓狀態下仍然保持預定的工作壓力，這種設置不僅能夠有效的保證輸水管道的正常運作，同時還能夠有效的節省整個輸水系統的成本投入。但是由于地勢要求的原因，穩壓塔一般設置在調流閥的下游段，這樣對于調流閥自身的基礎高度要求就會大大降低，從而也會相應的降低穩壓塔的建造成本。

5.結束語

運用長距離管道進行重力流輸水是目前水利輸水系統發展的必然趨勢，而解決好長距離輸水過程中輸水管道內壓力和水流量的問題是促進水利輸水系統發展的有效途徑，調流閥的使用有效的解決了這一技術難題，但是調流閥自身在使用的過程中也存在著一定的技術問題，氣蝕問題的解決將會在很大程度上促進水利輸水系統的發展。

參考文獻：

[1]李博.活塞式調流閥在大伙房水庫輸水工程中的應用[J].科技傳播，2013（7）.

[2]周林虎，譚艷芳.長距離輸水工程中調流閥精度控制[J].水利水電技術，2012（4）.

作者簡介：周啟旺（1988-），男，助理工程師，本科學士，從事大型水利工程管理方面工作。