由表 1 、 图 3 可知 , 当管道中不设减压阀时 , 无 论最高点是否设置高位水池 , 管道中的静水压都大 于管道中的正常水压, 也就是管道绝大部分压力将 超过要求 , 管道安全很难保证 , 且提高了管道耐压等 级将大大增加工程的管道造价。经方案比较后 , 决
3 . 2. 3 方案综合比较 由图 4可知, 不装减压阀时 8+ 240 处的正常水 压为 78 . 5 mH 2 O, 装减压阀之后此处的正常水压降 至 50 . 1 mH 2O, 桩号 45+ 280 处装减压阀之前、 之后 的水压分别为 62 . 6 mH 2 O 和 34 . 5 mH 2 O。装减压 阀后既满足了管道正常水压需求 , 同时消减了多余 水头 , 降低静水、 动水压力, 保证管路正常运行 , 同时
给水排水
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标准规范交流园地
消防供水安全设施的几个问题
何 沛
628000) ( 四川省广元市消防支队 , 广元
摘要
消防供水安全设施的可靠性决定了火灾状况下消防用水的可靠性 , 探讨了诸如排气阀设
1 长距离大管径重力流输水管道中压力特点 大型管道输水工程, 常常利用天然地形落差靠 重力流输水, 正常运行时测压管水头小于静水头 , 但 是, 当管路上的闸、 阀关闭后, 管中最大静水头即为 地形最大落差 , 落差越大, 管道承受的压力越高 , 当 闸、 阀发生非 正常关闭时 , 容易产生较 大的水击压 力, 造成管道爆裂事故。对于特殊的多起伏重力流 管路 , 常常在管路高点、 转折点发生断流空腔 , 容易 造成断流弥合水锤。因此在长距离重力流输水工程 中也应充分认识到水柱弥合水锤的危害。 重力流输水管道因无水泵加压 , 故无停泵水锤 危害。与水泵加压管道压力不同的是其静水压线高 于动水压线; 而小流量运行时压力反高于大流量运 行时压力。对长距离重力流输水管道进行水锤防护 时, 用减压水池或减压阀对管道进行分段或者分级, 往往有很好的效果; 且与加压力输水管道需多级加 压相比, 要经济得多 , 技术上也更易于实现。 2 长距离大管径重力流输水工程的水锤防护措施 及边界条件的确定 长距离重力流输水工程的水锤防护 , 在有条件 时应特别注重应用减压水池或减压阀对长距离管道 进行分级 , 再利用调压塔或超压泄压阀进行突发高 压保护, 同时应利用恒速缓冲排气阀对可能发生的 断流水锤进行防护 , 最后应控制末端阀关阀速度 , 以 消除水锤危害 , 保证供水安全。 2 . 1 减压恒压阀防护 采用减压恒压阀, 可降低管道正常工作压力 , 降 低管材耐压等级, 大大减少管道工程造价; 减少管道 漏失水量 , 增加了管道系统的安全系数 , 全面提高供
表 2 减 压 阀 安 装 前 后 管中 压 力 对 比 பைடு நூலகம் 相 对 压力 )
桩号 安 装 前 安 装 后 最大静水压 ( 有高位水池 ) /mH 2 O 最大静水压 ( 无高位水池 ) /mH 2 O 正常运行 /mH 2 O 最大静水压 /mH 2 O 正常运行 /mH 2 O 8+ 240 70. 1 58. 1 65. 2 32. 1 32. 1
图 3 不设减压阀管路压力曲线
降低了造价。 3 . 3 非稳定流管道优化方案及运行水压状况 设减压阀、 排气阀和超压泄压阀共同防护。该 方案在桩号 8+ 240 和 45 + 280 两处安装减压恒压 阀 , 考虑对减压阀保护和消减断流水锤 , 在管路中设 置了 8台直动式超压泄压阀。按大约 1 km 设置 1 台 , 沿线共设置了 88 台全压缓冲排气阀, 这种条件 下末端阀两阶段关闭时间按 10 m in 、 20 m in、 30 m in 关闭的水锤压力包络线见图 5~ 图 7 。
长距离大管径重力流输配水管道水锤防护方法探讨
杨玉思
1
李树军
1
辛亚娟
2
( 1 长安大学环境科学与工程学院 , 西安
710061; 2 延安大学西安创新学院 , 西安
710100)
摘要 重力流输水可节约能源 , 在有条件时, 长距离输水工程应优先选用重力流输水, 提出了长 距离大管径重力流输配水管道水锤防护方法, 并结合唐山曹妃甸供水工程 , 对长距离大管径重力流 管道的多种水锤防护方案进行对比分析 。 关键词 长距离 大管径 重力流 水锤防护 水行业的经济效益。在无泵管路中, 一般减压恒压 阀的有效口径与主管道直径相同。 其边界条件计算见式 ( 1) ~ ( 3) , 具体计算参考 文献 [ 1] 。 阀出口: H 1=Z + H H 1 - CM Q= B ( 1) ( 2)
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最大静 水压 ( 有高位水池 ) / 70. 1 87. 4 86. 1 86 . 1 90 . 8 92 . 4 90 . 6 85 mH 2 O 最大静 水压 ( 无高位水池 ) / 58. 1 75. 4 74. 1 74 . 1 78 . 8 80 . 4 78 . 6 73 mH 2 O 正常运行 /m H 2 O 65. 2 67. 4 61. 2 61 . 2 56 . 8 56 . 4 53 . 7 40. 4
2
2g (H P3 - H 0 )
( 6)
开口面积 , m ; 管道外部压力 , mH 2 O。
3 工程应用实例简介 3 . 1 唐山曹妃甸供水工程概况 曹妃甸供水管道总长为 94 . 5 k m, 全线采用管 径 DN 12 00~ 1 400 双管运行, 设计用水量为 25 万 m /d 。在桩号 3+ 500( 3 km + 500 m 处 , 其他同 )、 58+ 000 处设 DN 800 分水管各一根。设计分水流量 均为 1 500 万 m / a ( 4 . 2万 m /d) 。桩号 60 + 000 处设 DN 600 分水管 一根, 设计分 水流量 为 800 万 3 3 m / a( 2 . 3 万 m / d) 。水源地位于陡河水库 , 水库设 计水位 35 . 4 m, 出水管 1 . 08 km 处经山坡为管道最 122
34 87. 4 75. 4 67. 4 49. 4 38. 3 45 86 . 1 74 . 1 61 . 2 48 . 1 32 . 0 45+ 280 86 . 1 74 . 1 61 . 2 33 . 1 33 . 1 66 90. 8 78. 8 56. 8 37. 8 28. 2 77 92. 4 80. 4 56. 4 39. 4 27. 8 80 90 . 6 78 . 6 53 . 7 37 . 6 25 . 1 95 85 73 40. 4 32 11. 8
表 1 有无高位水池压力比较
桩号 8+ 240 34 45 45+ 280 66 77 80 95
超压泄压阀上, 下游水头, mH 2 O; 超压泄压阀进口处压力, mH 2 O; 超压泄压阀上、 下游水流量, m / s ; 超压泄压阀泄水流量 , m / s 。
3 3
当管道 压力 H P 小于超压泄 压阀启动压力 H n 时, Q P3 = 0 , 当管道压力超过泄压阀启动压力 H n 时, 泄压阀进出口处有 : 式中 C d AG H0 Q P 3 = C dA G 流量系数 ;
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[ 2]
。
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超压泄压阀的口径宜为主管道直径的 1/ 5~ 1 /4 , [ 1] 或经水力计算确定 , 其安装示意见图 1 。超压泄 压阀的主要作用是当管道中发生水力瞬变流 , 某点 的压力过高时 , 在此点的超压泄压阀自动打开, 泄流 掉一定流量, 维持管道在此点的压力, 当压力降到安 全值后, 超压泄压阀再自动关闭。超压泄压阀的泄 压值应根据输水管道的最大使用压力和管材强度, 经水力计算确定。泄压值也可采用最大使用压力加 0 . 15~ 0 . 20 M Pa。
3
2 . 2 设置减压阀或减压水池 在长距离管道中设置减压阀或减压水池 , 将长 距离管道分成几个较短距离的管道 , 从而简化输配 水条件, 降低水锤发生的可能性。减压水池容积一 般可取 5 m in 管道最大输水流量, 为控制管道水柱 中断和溢 流, 还需考 虑在池中安装 流量控制装置。 其计算可参考文献 [ 1]。 2 . 3 进排气阀防护 输水管道在坡度小于 1 时 , 宜每隔 0 . 5~ 1 . 0 km 设置进排气阀。进气排气阀的设置位置应根据 管路纵断面高程情况确定或经水锤防护计算确定。 进气排气阀的口径在仅需要排气功能时宜取输水管 道直径的 1 / 12~ 1 /8 。在进排气功能 均需要时 , 宜 取输水管道直径的 1 /8~ 1 /5 , 或经计算确定 2 . 4 超压泄压阀防护
阀进口: 式 中 H 1, H 2 Z H Q CM , B , C p
H 2 = C p - BQ ( 3) 阀 出 口 和 进 口 的 压 力, mH 2 O ( 1 mH 2 O = 0 01 MP a); 管线高程, m; 水头损失, mH 2 O; 流量, m / s; 管道的参数 , 内容参考文献 [ 1]。
定采用在最高处不设高位水池方案, 最好方案是两 级减压方案, 并在管线上设置恒压减压阀和双向调压 塔, 但是由于地理条件限制, 取消调压塔的设置。 3 . 2 . 2 两级减压方案 对于后面的重力流管路, 方案采用沿线几处设 置减压阀 , 并配合其他防水锤装置 , 经计算 比较可 得 , 一级减压时管路无法满足压力 要求 , 而 三级减 压方案压力满足要求 , 但减压阀台 数增多 , 增加了 设备成本。最终确定桩号 8+ 240 和 45+ 280 两处 设置恒压减压阀的技术方 案并设置超压保 护装置 及预防断流水锤装 置。该 技术方案可大幅 度降低 管道正常运 行时各 种不同 工况 下的 动水、 静 水压 力 , 也能使管 道压 力满足 要求。根 据设 计需 要和 专家指导意见, 最终确定为两级减 压方案 , 其计算 输水管压力情况见表 2, 纵断面线及水压线情况见 图 4。