阿拉山口供水工程进排气阀设置及特殊地形段进排气阀确定方法.pdf

水利建设与管理·2010年第10期
阿拉山口供水工程进排气阀设置
及
特殊地形段进排气阀确定方法
花金最駅
新疆水利水电勘测设计研究院乌鲁木齐83000
【摘要】本文重点介绍了新疆阿拉山口供水与生态建设工程长距离输水管道中进排气阀布置选型情况,对易出现
负压的隆起地形运行工况进行分析并提出了进排气阀口径数量的确定方法,为复杂地形进排气阀的口径及数量确
定提供了分析河题解决何题的方法,有一定的借鉴意义。
关键词】进排气阀隆起地形负压长距离输水
1工程概况
用,又有减压平压作用,做好进排气阀的布置是非常重要
阿拉山口供水工程水源为博乐哈拉吐鲁克河水,取的。以往只对口径、间距提出要求,而忽视进排气阀的设
水口位于河流出山口处、工.程由取水口、输水管线、输水置及哪些部位及地形需要什么型式的进排气阀、应该注
隧洞、尾部调节水库组成。设计引水流量1.3mY/s,全线管意的问题等。本文根据阿拉山口供水工程实例,介绍进排
道均采用钢筒混凝土管(PCP),管道直径为DN900与气阀的设置选型及特殊地形进排气阀口径数量的确定方
DN800两种,全线线路全长62.1lkm,其中管道长法,从而给同类工程提供借鉴。
47.92km,隧洞长14.9kmo。全线总落差6941mo200年2一般地形条件下进排气阀的设置及选型
开工建设,2009年通水。
般地形是指管道在任何运行工况下均不会出现负
由于地形落差大,为了减压,沿线(包括隧洞)共分
压的地形,这种地形进排气阀的口径确定,按规程取管道
为6段,每一段的末端设消能控制阀一座,沿线分段情
直径的1/5~1/8。该工程输水管道直径为DN900及DN800
况见图
炳种,考虑到工稈检修的方便,选DN150作为全线通用
口径。进排气网的间距分四种情况区別设置:@顺着水流
方向地形是上升的,管道内气体很容易随着水流由低处
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管线
向高处移动,这种地形经布置后最大问距达1700m,选常
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隧洞
规组合式进排气网;⑤顺着水流方向地形是下降的,在充
严
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」蜜水阶段水流的方向与气体移动方向是相反的,这种地形
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出
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问距按不超过1000m布置,选具有大排气量为主的组合
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式进排气阀;の在管道隆起点的顶部、洪沟上游及河道的
桩サ
上游岸坡变坡处,这种地形的进排气阀往往瞬间排气量
图1纵断面情况
大、压力变化大,选具有进排气量大,并有缓冲功能的进
排气:在地形坡度平缓段,沿着水流地形是缓慢下降
由于进排气阀在长距离输水管道中既有补排气作的,在充水阶段气体在管道顶部易形成波状流及段塞流
张金承等/阿拉山口供水工程进排气阀设置及特殊地形段进排气确定方法
这样的地形间距不超过800m,要求选用能连续排出多段心线与首末两点之间的连线,图3是第二段管中心线与
气体、具有缓冲功能的汽缸式进排气阀。该工程管道长共首末两点之间的连线,假如管道末端阀门在不控制下泄
47.924km,共布置进排气阀64个。
流量的情况下处于Q輪>Q设,在非恒定流工况下a、b两点
3特殊地形条件下进排气阀的确定
可能会出现负压,这是管道设计应该避免的。出现这种情
特殊地形是指在管道的分段中间突然出现了中间高况说明首末两点H清>H,管道输水必然受末端阀门控
上下游低、在管道非恒定流运行工况下动水压力线低于制,挖制管道水压线高于隆起点管中心线一定高度,并满
管轴线的地形。这种地形不能像一般地形段那样布置进足进排气阀不漏水的最小压力要求(见图4、图5)。该工
排气阀,应对进排气阀口径和间距进行分析,必要时进行程ab两点正处于特殊地形段,进排气阀直径、数量应经
计算
过分析计算确定。
以阿拉山臼输水管道设计为例,图2是第一段管中
图2~图5中,a、b为管道末端隆起点,1、2为末
非常运用最低水压线
非常运用最低水压线
管中线
图2非常运用条件下第一段管中心线
图3非常运用条件下第二段管中心线
与首末两点之间的连线
与首末两点之间的连线
正常运用水压线
正常运用水压线
管中线
管中线
图4正常运用条件下第一段管中心线
图5正常运用条件下第二段管中心线
与首末两点之间的连线
与首末两点之间的连线
端阀门。
的首端向末端连一条直线,该直线就是最低动水压力
3.1非恒定流工况分析
线(见图2、图3),从图中看出a、h两点压力为负压值。
对进排气阀最为不利的工况、一是末端阀门关闭过这种地形情况应对a、b两点下游管道在非恒定流情况
快,引起管道出现水锤压力大于管道安全余量,造成阀前下的流量变化进行复核,用增大的流量确定a(b)处进
管道破碎,破猝后管道压力突然释放,管道流量突然增排气阀的口径及数量。
加,流量大于管道的正常输水流量,使隆起点出现负压;
根据计算结果,a(b)处下游段管道Q明间>Q设,为了
二是由于阀]打开过快,使阀前管道压力水头突然转化消除管道负压对管道的破坏,采用两步走的办法进行
为流速水头,流速大于管道的正常流速,并在上游隆起点处理:
处先出现负压,严重时管道内水柱拉断,发生弥合水锤破
a.将末端阀门换为安全性高、操作性能好的控制阀。
坏管道。
该工稈选用多喷孔锥形阀5台。
上述情况发生后,a、b隆起点动水压力迅速由高
b.计算瞬间流量,确定隆起点至控制阀之间进排气
降低(见图4、图5),如果管道上下是一种管径,从管道阀口径及数量。对局部管道采用伯努里公式进行计算(以