為防止發(fā)生水錘事故,長距離管道有壓自流輸水系統(tǒng)末端設(shè)置的控制閥門關(guān)閥時間一定要充分,關(guān)閥時間由仿真數(shù)值計算確定。給出的末端閥作為邊界條件的數(shù)學(xué)模型適用于蝶閥、活塞閥等諸多閥型。長距離管道自流輸水系統(tǒng)的末端閥推薦采用活塞閥,末端閥為活塞閥的自流輸水系統(tǒng)推薦的關(guān)閥方式是線性關(guān)閥。

概述

　　近年來長距離的大型調(diào)水工程趨向于采用有壓管道輸水。借助于地形上的優(yōu)勢，部分工程有條件實現(xiàn)自流輸水。為了調(diào)節(jié)輸水流量或應(yīng)對輸水工程設(shè)施的突發(fā)事件，必須在輸水管道上設(shè)置控制閥門。控制閥門如設(shè)在輸水管道的末端，其優(yōu)點是可直接調(diào)節(jié)流量，操作方便，很容易為業(yè)主接受，但是若操作不當(dāng)易發(fā)生水錘事故。控制閥門如設(shè)在輸水管道的首端，雖然可以避免發(fā)生水錘的困擾，但是運行管理不方便，調(diào)節(jié)流量反應(yīng)慢，而且緊急情況下會發(fā)生大量棄水。后置控制閥的工程實例較多，但協(xié)調(diào)關(guān)閥速度快慢和水錘壓力大小之間的矛盾是控制閥后置方案設(shè)計中一個重要課題。關(guān)閥速度與關(guān)閥方式都會影響水錘壓力的大小。如后置控制閥( 以下簡稱末端閥) 關(guān)得快，水錘壓力就大。若要水錘壓力小，必須慢關(guān)閥門。有的閥門須執(zhí)行先快后慢的兩階段關(guān)閥方式，才能既節(jié)約關(guān)閥時間，又減緩水錘壓力。本文介紹通過計算機仿真數(shù)值計算模擬各類閥門，調(diào)整關(guān)閥方式、關(guān)閥速度與水錘壓力的關(guān)系，并給出工程實例的計算結(jié)果。

末端閥數(shù)學(xué)模型

　　末端閥( 圖1) 串聯(lián)在管道中，即閥門兩端都與管道相連接。

　　圖4 給出了蝶閥、活塞閥同樣是1 000s 線性關(guān)閥條件下閥前壓力波動過程線。蝶閥閥前壓力波動過程線在關(guān)閥過程的前700s 內(nèi)幾乎沒有反應(yīng)，直到800s 以后才能看到壓力有所升高，而活塞閥在2 0 0 s 后即有壓力的明顯上升。因而蝶閥在1 000s 的關(guān)閥過程中只是后面的250s 在起關(guān)閥作用，而活塞閥起作用的時間長達(dá)800s。即在同樣的1 000s 線性關(guān)閥的情況下，蝶閥實際起作用的時間只有250s，關(guān)閥速度遠(yuǎn)比活塞閥的800s 快，因而蝶閥的閥前壓力比活塞閥要高得多。

圖4 蝶閥活塞閥1 000s 線性關(guān)閥末端閥前壓力過程

結(jié)語

　　長距離管道有壓自流輸水系統(tǒng)的控制閥門如設(shè)在末端，末端閥關(guān)閉時間一定要充分，否則易引發(fā)水錘事故。末端閥推薦采用活塞閥，活塞閥推薦的關(guān)閥方式是線性關(guān)閉，關(guān)閉時間由計算確定。