重力流輸水段管道減壓方案優化分析

一、布置原則及減壓設備選擇

重力流輸水段減壓方案的布置原則：(1)減壓閥布置點在減壓后的上下游管道最大壓力均不超過管道的工作壓力，并留有一定的壓力安全余量；(2)閥后最小壓力應能滿足管道最小水力坡度線要求；(3)閥前后壓力波動較小；(4)運行安全穩定，不影響正常過流及沿線管道對壓力的要求。

下面以某工程實際情況為例，該工程管道沿線缺乏動力電源，不宜用活塞式調流減壓閥作為管道中間的消能閥，管道中間應首選可調式減壓閥及比例式減壓閥作為主管道的減壓閥，末端處于有電區域可選擇活塞閥作為減壓閥。

二、減壓閥布置方案選擇

1、一級穩壓減壓閥減壓方案

重力輸水段采用一級穩壓減壓閥減壓，經分析減壓位置放在樁號 27+500.0(見圖1)，該處靜水 壓力水頭為1l4.81m，正常運行時動水壓力水頭為74.15m，削減動水壓力水頭25.00 m，減壓后在下游樁號60+500.0處水壓線距離管軸線最近點的水頭為10.11m，滿足進排氣閥的壓力要求。減壓閥處管道的工作壓力PN均為1.6MPa，可使減壓閥前后段管道的最大壓力水頭均接近112.00 m，工作壓力裕量有0.48MPa，前后段管道均處于安全的壓力范圍。樁號27+500.0處管道流量為1.237m3/s(扣除沿線分水流量)，設兩個DN600穩壓減壓閥，單閥流量0.618m3/s，閥門公稱壓力1.6MPa。

圖1一級穩壓減壓閥減壓壓力線(單位：m)

圖2二級穩壓減壓閥減壓壓力線 (單位：m)

2、二級穩壓減壓閥減壓方案

當前國內DN600穩壓減壓閥在設計流量下要求閥門前后的壓力水頭差一般不小于13.00m，才能使閥板維持在一定的開度而不影響過流。根據穩壓減壓閥的這一特點，在重力輸水段布置穩壓減 壓閥，每處閥前后的壓力差按不小于16m進行布置。經布置比較，穩壓減壓閥分別布置于樁號25+500.0、62+500.0處，經兩次減壓后，滿足我國技術規程中的要求，即管道的公稱壓力等于靜水壓力+水錘壓力+安全余量，減壓后動水壓力線與靜水壓力線如圖2所示。從圖4可知樁號25+500.0處管道為DN1000，流量1.257 m3/s，設兩個 DN600穩壓減壓閥，單閥設計流量0.6285m3/s，閥門公稱壓力1.6 MPa。樁號62+500.0處的管道為DN1000，流量1.074m3／s，設兩個DN600穩壓減壓閥，單閥設計流量0.537m3／s，閥門公稱壓力1.0MPa。

3、二級比例式減壓閥減壓方案

采用比例式減壓閥要求閥前后最小壓力水頭差(即啟動壓力)一般為5.00～3O.00m。充分利用比例減壓閥在任何情況下閥前后的壓力比例不變的特點，經布置比較，減壓閥分別布置于樁號29+000.0和63+000.0處。樁號29+000.0處管道直徑DN1000，流量1．237 m3／s，設兩個DN600減壓閥，單閥設計流量0.6185m3／s，閥門公稱壓力1.6MPa。樁號63+000.0處的管道直徑為DN1000，流量1.074m3／s，設兩個DN600比例式減壓閥減壓，單閥設計流量0.537m3／s，閥門公稱壓力1.0MPa。

4、減壓方案選擇分析及結論

一級穩壓減壓方案需將樁號6l+000.0～92+720.0之間總長31．72 km管道公稱壓力由原設計的1.0 MPa調整為1.6MPa才符合規程要求。該方案管道投資較大，投資明顯大于采用兩級穩壓減壓方案所采用的設備投資。

采用兩級穩壓減壓閥方案，閥后壓力較穩定，在靜水壓力情況下兩個減壓閥下游 的管道壓力安全裕量均接近0.4MPa，滿足對管材公稱壓力確定的要求。而采用兩級比例減壓閥，由于減壓比例恒定，減壓閥上游(下游 )出現壓力升高時閥下游(上游)隨著升高，閥后壓力不穩定。若在減壓閥上游設超壓泄壓閥來穩定減壓閥下游的壓力，則由于管道小流量運行時間較長且頻繁，管道水量損失較嚴重。從兩級比例減壓閥水壓線升高情況看，管道公壓的安全裕量小于兩級穩壓減壓閥的安全裕量，因此不宜用比例減壓閥減壓。推薦采用兩級可調式減壓閥減壓，一級減壓閥公稱壓力為1.6 MPa，二級減壓閥公稱壓力為 1.0 MPa。