活塞式調流閥在大伙房水庫輸水工程中的應用

李 博

遼寧潤中供水有限責任公司，遼寧沈陽 110006

1 工程概述

大伙房水庫輸水工程是遼寧省“十五”、“十一五”期間重點基礎設施建設項目。該工程從渾江引水，通過85km 輸水隧洞引至蘇子河后入大伙房水庫，經大伙房水庫調節，通過235km 密閉輸水管道向下游的撫順、沈陽、遼陽、鞍山、營口、盤錦、大連七城市供水，年總供水量為17.86 億m3，工程總投資105 億元。本工程運行特點為長距離、多目標、大流量的密閉壓力輸水系統， 2010 年底完成主體工程建設，具備供水條件。本工程共采用VAG 各類口徑調流閥19 套，現就VAG 調流閥在該工程上的應用做一些介紹和總結，以供同行參考。

2 活塞式調流閥簡介

在撫順配水站干線、沈陽2 配水站干線、鞍山加壓站干線下游和各配水支線設置活塞式調流閥。其結構原理是：閥門驅動裝置，通過曲柄連桿機構，帶動閥內一個類似于活塞狀的圓柱體（簡稱活塞），在閥腔內作軸向運動，從而改變閥體出口的過流面積，來實現流量和壓力的調節。同時，連接于活塞前的出口節流部件，可根據具體工況條件而進行設計改變，以適應不同系統對閥門抗氣蝕及過流能力的要求。水流延弧狀進入活塞閥腔體，閥內的流道為軸對稱環形，在出口處向軸心作流線形收縮，使介質流過閥時不會產生紊流，有效克服噪音及振動。調流閥在設計流量運行過程中的最大噪聲為80dB（1m 范圍內）。閥門出口部位的線性收縮和出口節流部件產生的引導對撞及阻力，可產生消能減壓效果，并避免因節流對閥體或管道產生的氣蝕影響。無論活塞被驅動到任何位置，閥腔內的水流斷面均為環狀，使閥門開度與流量成線性關系，具有良好的流量或壓力調節特性。活塞式調流閥由電動頭驅動，電動驅動裝置接收流量和壓力信號進行動作，調整閥門開度，使目標參數達到設定參數，實現調節。電動活塞閥調節靈敏，動作均勻，無卡阻、異常振動及壓力波動現象。

3 調流閥的控制方式及計算

1）控制方式分為自動控制和人工控制兩種方式。

（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；

（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。

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。

調流閥計算流程：

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 調流閥的運行調度

活塞式調流閥在大伙房輸水工程中與主干線管道閥門并聯安裝在輸水管線中。其主要作用是進行前期和檢修結束后小流量低壓力充水調度，以及在重力流供水過程中的壓力和流量的調節。各控制點調流閥正常運行最小開度不低于10%，最大開度不大于90%。

4.1 調流閥正常輪換調度

采用其當前開關次數（m）和總開關次數（N）進行控制。調度中心將同一配水站各調流閥總開關次數（N）作比較。調流閥中N 值最多的設定為備用閥，對于全部投入使用的工況除外。由于調流閥的流量參數來源于該閥前和閥后超聲波流量計、支線電磁流量計，為保證對調流閥的監測和調節精度，調度中心密切關注主線超聲波流量計與支線電磁流量計（或支線電磁流量計之和）的差異是否出現異常。

1）當m ≤N 次時，可保持調流閥的正常運行狀態；

2）當m ＞N 次時，由調度中心發出輪換指令，即可在調度中心的監控下，同時關閉工作閥和啟動備用閥，在輪換過程中應確保二者開、閉同步，備用閥開啟后的流量與關閉前工作閥的流量相等；

3）輪換過程完畢后，即可正常檢修退出的調流閥，并進入備用狀態；調整后的工作閥繼續運行。

4.2 調流閥檢修輪換調度

由于原水中不可避免帶有少量污物、雜質，調流閥長時間運行可能造成部分開孔堵塞，使得實際過流量偏離開度流量關系曲線。當偏離值較大時，應對工作閥進行輪換。

調流閥在運行中采取恒壓運行，閥后壓強根據并網運行壓強值通過計算后確定，閥前壓強是根據用戶需求，結合規劃高低加壓需求，適當調節撫順取水頭部的閥后壓強，最大可調至總水頭，該閥門采用電動方式，遠程控制，滿足了自動化調度的需求。

在閥門控制程序中，我們要求閥門在下游流量突增情況下報警提示、由調度人員分析流量增大的原因。如果運行正常，可以保持閥后壓強，如果下游有爆管事故，可以迅速遠程關閉，防止事故進一步擴大，減少次生事故的發生。

5 維護

活塞式調流閥所需要的維護工程量很小，軸承和運動部件所采用的材料都是耐腐蝕的，并且具有干運轉的特性，安裝的時候軸承表面只要一次性潤滑劑，齒輪箱注滿流體油脂（Oest Spezial EP），在正常情況下，為維持一個好的操作條件一年至少運轉閥門一次是很有必要的。

6 結論

大伙房輸水工程旨在引用優質充沛的遼東山區水源，供給遼寧中部城市群，建成后可有效緩解遼寧中部地區工業和居民生活用水短缺問題。調流閥在該工程中得到了充分的應用，有效的解決了在城市發展過程中引、輸、配、供等各種給水調度帶來的問題；同時，現代化控制技術的使用進一步提高了自動化調度水平，增強了供水安全性，促使城市供水為城市建設、發展更好地服務。

[1]任福瑞.淺談調流調壓閥在供水調度中的應用[J].科技情報開發與經濟，2010(28).