重力流供水形式下套筒式减压阀的选型与应用

2022-09-12

乌鲁木齐市位于天山北麓、准葛尔盆地南面, 三面环山、东临天山主峰博格达峰, 西南卡拉勒山, 南依天山支脉喀拉乌咸山, 西北有准葛尔盆地, 形成了市区南高北低的地形状态, 海拔从东南端1100m至北端700m, 有着近400m的落差, 市区南北长25km, 东西长2km~6km, 是一狭长带形城市。由于城市水源均位于海拔较高的南端, 乌鲁木齐的城市供水自建成之初就充分利用了这一地形特性, 采用了重力流的供水方式。

1 重力流供水系统的特点

重力流供水方式利用地形的高差所产生的势能为原动力, 为城市供水提供必要的服务压力, 其供水系统较为简单, 运行管理方便易懂, 运行成本费用较一般压力式供水方式低近40%。

乌鲁木齐的重力流供水系统由三条主要的供水主线贯穿城市南北, 最早形成的是沿河滩路一线的供水系统, 由于沿线利用地形特点修建多座调蓄水池, 供水较为稳定;城市东线的主管线建成于2004年, 管径达到DN1400mm, 主管线修建时配套建设了调蓄水池, 可起到调压调量的作用, 但部分支线需设置减压装置;西线的主供水管线修建于2002年, 受地形限制, 在近十多公里的管线上未设置任何减压装置和设施, 压力和水量的调节需考沿线的阀门进行调节, 供水运行不稳定。

2 重力流供水方式存在的缺陷

重力流供水方式受地形约束极大, 部分管段因靠近水厂、调蓄水池出口等供水设施, 地形高差较小, 时常会出现压力不足甚至缺水的尴尬现象;而下游会时常出现压力过高的现象, 导致管网运行的不安全因素产生。

为降低重力流供水系统的建设成本, 供水系统中的大口径输配水管道还需兼顾沿线用户的供水输送, 为保证落差较大的一段管路上的居民用水正常, 经常利用这一管段上的截止阀门的开度来调节压力和水量, 既造成输配水管线输送水量能力下降, 也会经常造成用于截止的阀门的使用寿命下降甚至损坏, 发生紧急时故事无法关断来水。

3 套筒式减压阀的特性

套筒式减压阀的工作原理是通过大小经过专门设计的、圆锥喷嘴型的、环绕在套筒上的多个开孔来进行调节的, 孔口的布置是针对每种应用场合而专门设计的, 在整个阀门的行程上呈线性分布, 可以根据特殊的应用要求按比例开孔或定制。套筒均采用不锈钢制作, 套筒上的每个圆锥孔喷嘴都是经过机械加工制成, 其排放系数至少为0.94。套筒式减压阀适用于压差较大的情况下, 以及高进口压力、高流量的管网运行中使用。由于其采用了圆锥孔喷嘴设计消除了气蚀, 阀门使用寿命增长;也有效的降低了阀门的噪声、振动和磨损;可按用户要求定制, 以保证最佳的阀门性能。套筒式减压阀其套筒具有较大的行程, 因此压力调节范围较大, 可适应管网不同时段的运行变化, 可保证管网运行压力的平稳。

4 减压阀设置安装方式

城市供水管路上的减压阀一般多采用一下安装形式 (如图1) , 即在主供水管线设置旁路用以安装减压阀, 这样做可确保减压阀一旦出现故障时, 可打开直通阀门进行供水, 利用中心截止阀的开度进行压力调控, 维持一定时间的正常供水;此时关闭减压阀两侧的阀门进行减压阀的维修。待故障排除时逐步关闭主管线阀门, 恢复减压阀的工作状况。

5 套筒式减压阀的选型与应用

套筒式减压阀需根据不同管网运行状况进行定制加工, 以充分发挥其最佳性能。对于减压阀型号及规格的选用和确定, 需考虑安装减压阀的管段相关的运行参数, 如安装位置供水管网正常运行时可能出现的最高压力和最低压力;为保证下游管网安全运行, 有效提供服务压力的阀后的最高压力和最低压力;以及针对主管线保证下游用户的对应最大流量和最小流量。下面以设置于乌鲁木齐市米东大道的减压阀为例进行说明。

该段管线参数计算起点为卡子湾调蓄水池, 末端为米东新区原集镇街附近, 全长约7公里, 地形落差近1 0 0 m, 供水管径为DN500。为确保末端管网安全, 确定在距离调蓄水池约4公里处, 设置套筒式减压阀, 落差约70m处。

根据上述具体情况, 选定该减压阀的具体参数见表1。

结合305型套筒式减压阀工作能力表和流量系数见表2。

确定该处设置的减压阀型号应为TS305P300~10~WXT, 长沙沃茨305型Y型直列式减压阀。由于选定的阀门型号相比主输水管道口径减小, 为确保该规格型号减压阀能够满足使用要求, 确保所需流量和压力, 特要求供货企业对出厂产品进行了性能试验, 监测报告显示能够后完全满足要求。

6 使用过程中需注意事项

由于套筒式减压阀的选型具有一定的针对性, 需保证其正常运行时所需满足相应要求, 即保证减压阀前的最小压力, 以及减压阀后的最大压力符合选型时确定的参数, 否则将有可能出现因前端压力 (水量) 不足造成后端压力随之下降, 无法满足其服务压力;或者因主管路的中心阀门出现泄露或无法正常关闭时, 造成阀后压力超过其设定的最高压力, 此时减压阀将有可能产生自闭, 给管网正常运行带来安全隐患, 同时也会影响下游用水。