长距离输水工程调流阀控制技术探讨

【摘要】随着越来越多长距离调水工程的建成和投入使用，调流阀的使用也会越来越广泛，对于调流阀技术问题的研究也将会越来越具有重要的意义，将调流阀的特性与工程的实际情况进行有效的结合将会对长距离输水工程产生更加积极的促进作用，文章以调流阀控制保护系统的工作原理为出发点，进而分析了调流阀的控制方式及计算，最后根据实际情况对长距离输水工程调流阀控制技术进行了探究。

【关键词】长距离输水工程；调流阀；控制技术

1.前言

长距离输水过程中管内压力的稳定以及水流量的恒定一直以来是困扰水利输送单位的技术难题，为了有效解决这一技术难题，确保水管在长距离输水过程中能够保持稳定的管内压力和恒定的水流量，我国水利输水工程采用了调流阀技术来解决这一难题。

2.调流阀控制保护系统的工作原理

调流阀控制保护系统由阀基电子设备（VBE）、晶闸管触发监测单元（TTM）、漏水检测器和避雷器动作指示器组成，其中VBE处于地电位，TTM、漏水检测器和避雷器动作指示器处于高电位。上层控制保护系统有换流器控制保护设备（CCP）、数据采集与监控系统（SCADA）和全球定位系统（GPS），VBE和CCP采用光纤传输各种控制信号，提高抗干扰能力；VBE和SCADA系统通过总线通信传输事件信息；GPS将时钟信号传输给VBE。VBE和高电位设备采用光纤传输，提高抗干扰能力和保证绝缘强度。

3.调流阀的控制方式及计算

3.1 控制方式分为自动控制和人工控制两种方式。

3.1.1 自动控制方式

开停、流量调节不需人工干预，而由监控系统根据内部程序计算结果自动进行。此种模式只有在被控阀组处于“自动控制方式”时才能实现；

3.1.2 人工控制方式

人工设定阀的开度值，改变阀的开度来改变流量。此种模式只有在被控阀组处于“人工控制方式”时才能实现。

3.2 调流阀的计算

根据各配水支线需水量Q需和各约束边界条件，通过恒定流程序计算各调流阀的开度或选择直通阀。

首先输入以下参数：面临时刻水库水位H现、调流阀公称压力等级PN、调阀直径DN、调流阀出口型式、调流阀前压力水头H1、调流阀后压力水头H2、调流阀下游管道直径、调流阀上游管道直径、调流阀上游管道流阻系数ζ1、调流阀下游管道流阻系数ζ2、调流阀控制流量Q控。

将以上参数输入VAG调流阀计算软件，通过计算将得出开度流量曲线、开度流阻系数曲线、开度过流系数曲线、开度气蚀系数曲线、开度噪声曲线。

通过以上曲线查得所需对应流量及所需参数。

4.长距离输水工程调流阀控制技术

4.1 管道设置

在输水管道内设置调流阀前压力、后压力以及流量传感器，在水流经过调流阀时将瞬时准确的压力以及流量信号传递到控制室，控制室通过管内实际压力和流量的需要来控制调流阀的开启程度，确保水流在经过调流阀时能够尽量减少对于调流阀的冲击作用。同时为了更好的获得管道内部稳定的压力状态以及流量状态，需要在输水管道调流阀位置前端留出长度为管道直径3至5倍的长度，阀后端留出5倍管道直径以上的管长。

4.2 设置进人检修口

长距离输水管使用的调流阀一般构造都非常复杂，工况要求也十分严格，一旦输水过程中水流中夹杂树枝以及塑料等杂物，则阀体的出流孔就非常容易堵塞，因此就需要在调流阀前端或者是后端分别设置一台蝶阀，蝶阀与调流阀之间的位置能够进人的检修孔。蝶阀的作用是能够在检修的过程中切断管内的水流，同时蝶阀距离调流阀的长度要满足调流阀对于阀体前后管道长度的要求。这样的设置方式除了能够有效的降低调流阀拆除修理的维修成本，同时又能够有效的保证蝶阀与调流阀在正常运转过程中免于气蚀的威胁。

4.3 设置多台调流阀并联工作

多台调流阀并联工作能够适应流量变化范围较广的输水管道，也能够最大程度的确保输水过程中的阀体的安全性和管道的稳定性。根据输水管道的实际要求确定调流阀并联数量，选择其中一台作为备用阀，在多组并联运行的状况下，当水流流量一定时，通过控制室来控制阀体的开启数量，使得每一台调流阀都能处于最佳的工作状态，这样不仅能够有效的降低水流输送过程中的噪音，同时还能够有效的减少每台阀体受到的气蚀，延长系统整体的运行寿命。但是如果在输水过程中水源水位低于设计允许的最低水位时，这个时候输水系统不需要调流阀进行管内降压，调流阀要保持最大的开启程度，保证管内水流流速和流量。但是水流在經过阀体的时候仍会有水头损失，这时需要设置超越管超越调流阀，超越管段设置蝶阀。如果需要降压时就要关闭超越管部分的蝶阀，让水流重新进入到主管道，经过调流阀的降压控制。

4.4 合理确定调流阀与稳压塔的位置关系

稳压塔的设置是为了保证输水管道能够在各种不同的管道运行工况状态下，整个管道输水系统处于静压状态下仍然保持预定的工作压力，这种设置不仅能够有效的保证输水管道的正常运作，同时还能够有效的节省整个输水系统的成本投入。但是由于地势要求的原因，稳压塔一般设置在调流阀的下游段，这样对于调流阀自身的基础高度要求就会大大降低，从而也会相应的降低稳压塔的建造成本。

5.结束语

运用长距离管道进行重力流输水是目前水利输水系统发展的必然趋势，而解决好长距离输水过程中输水管道内压力和水流量的问题是促进水利输水系统发展的有效途径，调流阀的使用有效的解决了这一技术难题，但是调流阀自身在使用的过程中也存在着一定的技术问题，气蚀问题的解决将会在很大程度上促进水利输水系统的发展。

参考文献：

[1]李博.活塞式调流阀在大伙房水库输水工程中的应用[J].科技传播，2013（7）.

[2]周林虎，谭艳芳.长距离输水工程中调流阀精度控制[J].水利水电技术，2012（4）.

作者简介：周启旺（1988-），男，助理工程师，本科学士，从事大型水利工程管理方面工作。