调节阀在南水北调河南受水区配套工程的应用.pdf

第37卷第12期
人民
河
Vol 37. No 12
2015年12月
YEILLOW RIVER
Dee.,2015
エ程建迓管理)
调节阀在南水北调河南受水区配套工程的应用
金辉,齐央央,罗文旸
(1.黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州450003;2.武汉大学动力与机械学院,湖北武汉430072)
摘要:南水北调中线配套工程輸水系统具有线路长、流量大、分支多、运行调节复杂的工程特点。根据输水系统水力过
渡过程仿真计算分析,为满足各用水点压力、流量的要求,在供水管线末端设置调节阀。结合PLC控制设备,根据流量信
号实现PD)闭环调节的基本要求,同时根据配套供水调度需求及末端水厂处理能力、需水量,通过软件编程,响应总运行
调度,实现流量分配、调度、调节与保护功能。目前南水北调中线配套工程部分输水系统已按照既定目标成功通水运行
关键词:调节阀;供水分配;流量调节;南水北调中线配套工程
中图分类号:TV68;TP214文献标志码:Adoi:10.3969/.is.10001379.2015.12.032
1工程概况
法按照总调度要求实现分水、控水日的,还存在水锤引
发输水管线爆管的重大安全隐患。
南水北调中线工程主要由总干渠主体工程、总干3调节阀的作用
渠分水口门至城市自来水厂入口之间的供水配套工
程、城市水厂及管网工程三部分组成。
为了保证不间断地安全、稳定供水,不论输水系统
河南省南水北调受水区供水配套工程主要向南为哪种布置形式,各用水点对管道末端的水头和供水
阳、平顶山、漯河、周口、许昌、郑州、焦作、新乡、鹤壁、流量都有一定的要求,即管道末端水头要满足用水单
濮阳、安阳等11个省辖市和所辖的7个县级市、25个位要求的水位,管道流量应具备一定的调节范間,便于
县城以及禹州神垕镇、邓州移民安置区、南阳龙神工业城市供水峰谷协调2。同时,各口门输水系统不仅要
园区等48个供水目标提供生活和工业用水。供水配响应各用水单位的运行调度,更要严格响应南水北调
套工程上接总干渠、下连城市水厂,担负着承上启下的中线.总运行调度。为了满足这些要求,配套工程中采
输水任务。工程供水后,可基本满足河南省受水区用用了既能精确分水又能灵活调度的调流调压分水设
水需求,极大改善受水区城市水资源的紧缺状况,归还备,即调节阀。调节阀作为一种特殊的设备,一般安装
城市挤占的农业和生态用水,为城市经济社会可持续在有压重力流管道末端,具有调流、调压的功能
发展提供供水安全保障
针对南水北调中线配套工程的特点,调节阀的主
2运行调度中遇到的问题
要作用为:①按照用水单位要求调节管道末端压力;
②在一定范围内达到有效调节流量,保证“一对多”布
南水北调中线配食工程输水系统线路长、流量大、置形式下各分文管道按照既定目标进行流量分配;
分支多,输水系统流量与力调节的难度大。各分水(3“格按照南水北调中线总调度要求及各用水单位的
口门从总干渠分水口门处取水,通过有压管道输送至运行调度要求,对整个输水系统控水、分水设备进行启
相应用水单位,多为有压重力流。为了统筹规划各用闭及运行调节
水点及合理布置管道,输水系统布置形式多样,如ー个4调节的特点
分水口门对应一个用水点的“一对一”布置形式和
个分水口『对应多个用水点的“一对多”布置形式等。
日前,在国内水利工程及长距离供水工程中,采用
其中新乡的32“分水口门及鹤壁的35"分水口门输水大管径活埊式液动调节阀的先例不多。南水北调中线
系统的“一对多”布置形式最为复杂。
配套工程液动调节阀主要具有以下几个特点。
输水系统布置形式的多样性以及各用水单位对流
量、压力的要求差异较大,加上实际运行调度工况较
收稿日期:2015-07-22
作者简介:金辉(1968-),女(回族),山东济南人,高级工
多,如果没有有效的调节设备和控制方案,那么在分水程师,主要从事水利水电工程电气设计工作。
过程中就会引起管道水流压力和分水量的紊乱,既无
E-mail:jinhuiyrec@126.com
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人民黄河2015午第12期
4.1阀门口径大
工况和工艺需求:“现地手动”用于调试、检修工况;
因南水北调中线配套工程流量较大,且线路较长,“远方手动”用于监控中心发现相邻管线发生爆管时
放输水管道口径一般较大。以鹤壁的35“分水口门输的应急处理,根据操作流程远程关断阅门,缩小事故影
水系统为例,输水主管道直径均在2.5m以上。为了响范围;“现地自动”和“远方白动”均可实现闭环调
保证调节阀的调节精度,濮阳规划水厂及濮阳南蓄水节,当调度自动化系统未调试完成或自动化系统出现
池处调节阀直径均为1.6m,为目前国内使用的调节故障时,可采用“现地自动”完成所有功能。采用主
阀最大口径。
流的西门子S7系列PLC,控制柜带液晶触摸屏,方便
4.2调节时间长
现地监控及目标值的设置
根据输水系统水力过渡过程仿真计算分析,为避
免输水管道因超标水锤压力造成破坏,调节阀的启闭
5调节阀运行控制方案
时问均较长。如35“分水口门输水系统在各分支同时
根据南水北调中线配套供水工程的特点和流量控
停水关阀工况下,濮阳规划水厂分支处调节需按制调节需求,调节阀的控制方式分为远方控制和现地
900s直线关闭,在各分支相继供水开阀工况下,该处控制炳种。
节阀需按600直线开启。该凋节阀的启闭吋间超5.1远方控制
出了电动装置的有效调节控制时间范围,只有采用液
当C控制柜面板选择开关处于“远程”状态时,
控凋节制裴置扩大阀门启时间范围,才能满足水可实现远程手动和远程自动控制
力过渡过程的要求。
(1)远方白动。从上位机(现地ICU柜)发出4~
4.3多分支调节控制
20mA的电流信号给PLC的模拟量输入点,这个输入
针对输水系统”一对多”的布置形式,在调节阀调点作为需求流量的设置点,P⊥C根据这个流量的设置
节压力和流量的同时,各分支调节阀还要协同作用,按点和实时流量信号(由现地流量变送器输出)的误差
照各分支既定目标流量进行分流控制,才能有效实现值,用闭环回路闭环调节阀门打开或者关闭,直到误差
运行调节。
为“零”
4.4失电自动关闭
(2)远方手动。从上位机(现地ICU柜)发出信
当厂用电失去时,阀门的动力电源失去,如果阀『了号给PLC的开关量输入点,信号分成“开”信号和
此时不能自动关闭,那么管线中的水会自流至水厂用“关”信号。当PTC接收到“开”信号时,PIC终止闭
户;若此时水厂蓄水池已到高限水位,而阀门不能关环回路调节,阀门从日前的状态(例如35%开度)打开
闭,则会出现水池溢流,造成安全问题。液控调节控制直至阀门全开;“关”信号动作反之。
装置与电动装置相比,可以保证在失电工况下按照既
(3)当接收到水厂的高液位信号时,阀门自动关
定关闭规律控制阀门,有效保证输水系统的安全运行。闭;当接收到水厂的低液位信号时,阀门自动打开,
4.5多功能自控系统
PLC继续执行流量设置值和流量信号的闭环调节功
目前国内最好的电动调节阀电动装置是采用进口能,调节阀门开度。
的一体化电装产品,本体带电控箱,采用SOC系统(片5.2现地控制
上系统),是一个有专用日标的集成电路,根据已经嵌
当PIC控制柜面板选