活塞式调流阀在大伙房水库输水工程中的应用
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摘要 本文介绍了大伙房水库输水工程中调流阀的应用，调流阀的控制方式、开度流量计算以及在全线调度运行中作用和检修轮换制度，对今后类似供水工程具有一定的借鉴和指导意义。
关键词 调流阀；供水调度；大伙房水库；输水工程；调流阀计算
中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）88-0153-02
1 工程概述
大伙房水库输水工程是辽宁省“十五”、“十一五”期间重点基础设施建设项目。该工程从浑江引水，通过85km输水隧洞引至苏子河后入大伙房水库，经大伙房水库调节，通过235km密闭输水管道向下游的抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口、盘锦、大连七城市供水，年总供水量为17.86亿m3，工程总投资105亿元。本工程运行特点为长距离、多目标、大流量的密闭压力输水系统， 2010年底完成主体工程建设，具备供水条件。本工程共采用VAG各类口径调流阀19套，现就VAG调流阀在该工程上的应用做一些介绍和总结，以供同行参考。
在抚顺配水站干线、沈阳2配水站干线、鞍山加压站干线下游和各配水支线设置活塞式调流阀。其结构原理是：阀门驱动装置，通过曲柄连杆机构，带动阀内一个类似于活塞状的圆柱体（简称活塞），在阀腔内作轴向运动，从而改变阀体出口的过流面积，来实现流量和压力的调节。同时，连接于活塞前的出口节流部件，可根据具体工况条件而进行设计改变，以适应不同系统对阀门抗气蚀及过流能力的要求。水流延弧状进入活塞阀腔体，阀内的流道为轴对称环形，在出口处向轴心作流线形收缩，使介质流过阀时不会产生紊流，有效克服噪音及振动。调流阀在设计流量运行过程中的最大噪声为80dB（1m范围内）。阀门出口部位的线性收缩和出口节流部件产生的引导对撞及阻力，可产生消能减压效果，并避免因节流对阀体或管道产生的气蚀影响。无论活塞被驱动到任何位置，阀腔内的水流断面均为环状，使阀门开度与流量成线性关系，具有良好的流量或压力调节特性。活塞式调流阀由电动头驱动，电动驱动装置接收流量和压力信号进行动作，调整阀门开度，使目标参数达到设定参数，实现调节。电动活塞阀调节灵敏，动作均匀，无卡阻、异常振动及压力波动现象。
3 调流阀的控制方式及计算
1）控制方式分为自动控制和人工控制两种方式。
（1）自动控制方式：开停、流量调节不需人工干预，而由监控系统根据内部程序计算结果自动进行。此种模式只有在被控阀组处于“自动控制方式”时才能实现；
（2）人工控制方式：人工设定阀的开度值，改变阀的开度来改变流量。此种模式只有在被控阀组处于“人工控制方式”时才能实现。
2）调流阀的计算
根据各配水支线需水量Q需和各约束边界条件，通过恒定流程序计算各调流阀的开度或选择直通阀。
调流阀计算流程：
首先输入以下参数：面临时刻水库水位H现、调流阀公称压力等级PN、调阀直径DN、调流阀出口型式、调流阀前压力水头H1、调流阀后压力水头H2、调流阀下游管道直径、调流阀上游管道直径、调流阀上游管道流阻系数ζ1、调流阀下游管道流阻系数ζ2、调流阀控制流量Q控。
将以上参数输入VAG调流阀计算软件，通过计算将得出开度流量曲线、开度流阻系数曲线、开度过流系数曲线、开度气蚀系数曲线、开度噪声曲线。
通过以上曲线查得所需对应流量及所需参数。
4 调流阀的运行调度
活塞式调流阀在大伙房输水工程中与主干线管道阀门并联安装在输水管线中。其主要作用是进行前期和检修结束后小流量低压力充水调度，以及在重力流供水过程中的压力和流量的调节。各控制点调流阀正常运行最小开度不低于10%，最大开度不大于90%。
4.1 调流阀正常轮换调度
采用其当前开关次数（m）和总开关次数（N）进行控制。调度中心将同一配水站各调流阀总开关次数（N）作比较。调流阀中N值最多的设定为备用阀，对于全部投入使用的工况除外。由于调流阀的流量参数来源于该阀前和阀后超声波流量计、支线电磁流量计，为保证对调流阀的监测和调节精度，调度中心密切关注主线超声波流量计与支线电磁流量计（或支线电磁流量计之和）的差异是否出现异常。
1）当m≤N次时，可保持调流阀的正常运行状态；
2）当m>N次时，由调度中心发出轮换指令，即可在调度中心的监控下，同时关闭工作阀和启动备用阀，在轮换过程中应确保二者开、闭同步，备用阀开启后的流量与关闭前工作阀的流量相等；
3）轮换过程完毕后，即可正常检修退出的调流阀，并进入备用状态；调整后的工作阀继续运行。
4.2 调流阀检修轮换调度
由于原水中不可避免带有少量污物、杂质，调流阀长时间运行可能造成部分开孔堵塞，使得实际过流量偏离开度流量关系曲线。当偏离值较大时，应对工作阀进行轮换。
调流阀在运行中采取恒压运行，阀后压强根据并网运行压强值通过计算后确定，阀前压强是根据用户需求，结合规划高低加压需求，适当调节抚顺取水头部的阀后压强，最大可调至总水头，该阀门采用电动方式，远程控制，满足了自动化调度的需求。
在阀门控制程序中，我们要求阀门在下游流量突增情况下报警提示、由调度人员分析流量增大的原因。如果运行正常，可以保持阀后压强，如果下游有爆管事故，可以迅速远程关闭，防止事故进一步扩大，减少次生事故的发生。
5 维护
活塞式调流阀所需要的维护工程量很小，轴承和运动部件所采用的材料都是耐腐蚀的，并且具有干运转的特性，安装的时候轴承表面只要一次性剂，齿轮箱注满流体油脂（Oest Spezial EP），在正常情况下，为维持一个好的操作条件一年至少运转阀门一次是很有必要的。
6 结论
大伙房输水工程旨在引用优质充沛的辽东山区水源，供给辽宁中部城市群，建成后可有效缓解辽宁中部地区工业和居民生活用水短缺问题。调流阀在该工程中得到了充分的应用，有效的解决了在城市发展过程中引、输、配、供等各种给水调度带来的问题；同时，现代化控制技术的使用进一步提高了自动化调度水平，增强了供水安全性，促使城市供水为城市建设、发展更好地服务。
参考文献
[1]任福瑞.浅谈调流调压阀在供水调度中的应用[J].科技情报开发与经济，2010（28）.