支线调流阀水压力波动因素探究

金 鑫

(辽宁润中供水有限责任公司， 辽宁 沈阳 110166)

支线调流阀水压力波动因素探究

金 鑫

(辽宁润中供水有限责任公司， 辽宁 沈阳 110166)

本文阐述了调流阀结构原理，以及调流阀在支线管线运行中所起到的作用，通过分析确定支线调流阀水压力波动的影响因素，运用模糊综合评价方法分析计算，得出支线调流阀水压力波动对管线安全运行的影响程度，有力保障了支线管线供水安全运行。

调流阀； 水压力； 波动； 模糊评价

1 引 言

调流阀作为供水管线唯一的调节流量设备，在供水系统中充分发挥其作用至关重要。调流阀根据自身结构特点具备有效调节管线内水流流量与控制水流流速的作用。在配水站调配供水工程中，支线调流阀根据下游净水厂的需水量进行科学合理的调流调度。由于客观和人为因素的影响，支线调流阀动作操作次数会相应增多，而支线调流阀水压力波动也会增大。

2 调流阀结构原理

调流阀结构原理主要以阀门结构角度为主，阀门驱动装置，通过曲柄连杆机构，带动阀内一个类似于活塞状的圆柱体(简称“活塞”)，在阀腔内作轴向运动[1]，从而改变阀体出口的过流面积，来实现流量和压力的调节。活塞阀的出口形式，可根据水力调节参数[2]，满足系统按不同百分比设计流量运行对阀门抗气蚀性能和过流能力要求。活塞阀的出口形式为流量型与消能型结合的复合型结构，适合调流阀在输水系统不同阶段的运行需要。

3 支线调流阀水压力波动因素分析

3.1 支线调流阀门前部进水口水压力波动变化

a.大伙房水库供水管线取水口部位水压力变化。大伙房水库水位受季节影响产生变化，夏季汛期到来，上游来水多以洪水为主，大量水体涌入库区，大伙房水库蓄水水位随之上升，大伙房水库供水管线取水口部位水压力随之升高；冬季枯水期，上游来水以河道净现流为主，进入库区水量与夏季比较明显减小，大伙房水库蓄水水位随之相应降低，大伙房水库供水管线取水口部位水压力随之降低。在大伙房水库蓄水位变化过程中，供水管线取水口部位水压力升高或降低，经过水体传导，供水管线及调流阀门前部进水口内水压力产生相应的水压力波动变化。

b.干线调流阀开关阀操作与误操作。配水站在供水运行过程中，既要满足下游供水管线的需水量要求，还要满足与配水站相配套净水厂的日、月需水量。正常的干线调流阀开关阀操作，支线调流阀门前部进水口水压力只是产生暂时的小范围局部影响，不会对供水管线造成破坏影响。干线调流阀开关如果误操作，支线调流阀门前部进水口水压力会在短时间内积聚快速升高，对供水管线造成破坏影响。

c.调流阀前部支线管线出现爆管事故。管线长时间运行过程中，钢管管道外表面会出现局部锈蚀现象，一旦管道压力突然升高或降低，调流阀前部支线管线爆管事故极易出现在局部锈蚀严重的钢管部位，支线调流阀门前部进水口水压力也会随之突然升高或降低。

d.干线管线压力升高，支线调流阀压力随之升高，反之降低。大伙房水库输水工程干线供水管线依靠水体自身的重力势能进行直流，水压力随着供水管线长度增加而降低。因此，干线供水管线的压力不是一成不变的。干线供水管线与支线供水管线是相互连通的，管线内部水压力随时相互传导，干线供水管线压力升高或降低，支线调流阀门前部进水口水压力也升高或降低。

e.调流阀前部有堵塞物。在大伙房水库取水口部位安装了旋转滤网，为避免漂浮物进入隧洞和管道，对系统调流调压设施形成危害，在取水头部工作门后设置3套旋转滤网，滤网宽度为4m。较细小的水体杂物会通过旋转滤网的网眼进入供水管线，经过长时间淤积沉淀，会在调流阀前部形成大量的堵塞物，占据管道的内径断面面积，减小水体过流面积，造成支线调流阀门前部进水口水压力升高。

f.支线调流阀开关阀操作。当配水站支线管道下游的净水厂需水量发生变化，配水站内支线调流阀进行恒定流原理计算得出调流阀的开关程度，调流阀的开关程度必须与需要的水量相吻合。在支线调流阀阀门开关动作工程中，管道内部水体流态在短时间内产生剧烈的紊流，造成支线调流阀门前部进水口水压力升高或降低。

g.气蚀现象。水体在密封的管道内部流动，在标准状况下，管道内充满了水体，不会产生气蚀现象。但是由于供水需求的客观情况必须对供水管线的流量加以调节与控制，在相应的位置安装调流阀，发挥其对水体流量的调节与控制作用。当支线调流阀开关动作时，水流延弧状进入活塞阀腔体，阀内的流道为轴对称环形状，减少气蚀影响程度，但还不能完全消除气蚀现象。在调流阀异型突出结构部位会出现负压与真空[3]，此时水体通过时就会产生气蚀现象，水体流态发生严重紊乱，影响支线调流阀门前部进水口水压力。

h.调流阀机械传动机构出现小范围的振动。任何机械设备在生产制作过程中，机械结构尺寸存在极小的误差是不可能避免的。机械设备安装过程中存在系统间隙，调流阀机械传动机构在受到管道内部水体强力冲刷，导致调流阀机械传动机构出现振动现象，过流水体出现轴向摆动，调流阀机械传动机构出现小范围的振动也会影响支线调流阀门前部进水口水压力。

i.进口管线压力传感器的误差或故障。供水管线日常运行维护中管道内的水压力是通过进口管线压力传感器测量得出的读数体现。由于压力传感器是电子设备监控，在传输数据的过程中，受到电磁干扰、水质变化、堵塞压力传感接触探头等因素的影响。压力传感器显示的读数存在无法避免的误差或故障，影响支线调流阀门前部进水口水压力。

3.2 支线调流阀门后部出水口水压力波动变化

a.下游水厂稳压井内调流阀动作。在净水厂稳压井内调流阀进行开关动作，当净水厂需水量发生变化，在支线调流阀阀门开关动作工程中，管道内部水体流态在短时间内产生剧烈紊流，剧烈紊流的水体将水压力传导至配水站内支线调流阀门后部，造成支线调流阀门后部进出水口水压力波动变化。

以下四方面(b、c、d、e)对支线调流阀门后部出水口水压力变化的影响因素与支线调流阀门前部进水口水压力波动变化的影响因素相同，不进行表述。

b.调流阀过水筛网有堵塞物。

c.下游支线管线出现爆管事故。

d.气蚀现象。

e.出口管线压力传感器的误差故障。

4 逻辑分析影响支线调流阀水压力波动的因素划分

根据支线调流阀水压力波动分析，逐步确定支线调流阀水压力波动的因素划分，详细内容见表1。

表1 逻辑分析影响支线调流阀水压力波动的因素划分

5 支线调流阀水压力波动因素确定权重过程统计

支线调流阀水压力波动因素确定权重采用学者咨询统计法(经验分析法)，见表2。

表2 支线调流阀水压力波动因素的一级权重研究学者咨询权重统计表

对于影响因素一级权重进行确权及统计，见表3。

表3 影响因素的一级权重

采用相同的确权方法，确定影响因素的二级权重，见表4。[4]

表4 影响因素的二级权重(i=1、2)

5.1 运用模糊评价方法进行一级评判

当i=1时确定支线调流阀水压力波动影响因素对管线运行安全的影响程度，该评价集合为V1=(影响严重，影响一般 )=(V11,V12)

根据逻辑分析，确定影响因素集合:G1=(大伙房水库供水管线取水口部位水压力变化，干线调流阀开关阀操作及误操作，调流阀前部支线管线出现爆管事故，干线管线压力升高，支线调流阀压力随之升高，反之降低，调流阀前部有堵塞物，支线调流阀进行开关阀操作，气蚀现象，调流阀机械传动机构出现小范围的振动，进口管线压力传感器的误差或故障)=(G11,G12，G13，G14，G15，G16，G17，G18，G19)

根据有实际经验研究专家的详细分析，得出支线调流阀水压力波动的因素模糊矩形方阵Bi(i=1,2)。

确定该单个因素影响综合分析评判模糊矩形方阵，核算结果为：

当i=1时:

当i=2时：

5.2 运用模糊评价方法进行二级评判

确定该评价集合为V=(影响严重，影响一般)=(V1,V2)

根据先期分析，逐步指定影响因素集合M=(支线调流阀门前部进水口水压力波动变化, 支线调流阀门后部出水口水压力变化) =(G1,G2)

确定该单个影响因素评判分析模糊矩形方阵B

通过以上逻辑分析及详细计算可知，支线调流阀水压力波动影响因素对管线运行安全的影响程度影响严重的服从隶属度为 0.742，支线调流阀水压力波动影响因素对管线运行安全的影响程度为影响一般的服从隶属度为0.258,根据隶属度选择最大的原则, 支线调流阀水压力波动影响因素对管线运行安全的影响程度为影响严重。

6 结 语

通过对支线调流阀水压力波动因素详尽全面的分析，明确了水压力波动因素形成的原因及其对供水管线安全运行的影响程度，在管线运行过程中必须严格控制支线调流阀水压力在供水管线水压力设计的范围内波动，以满足安全运行的要求。

[1] 陈庆华.长距离输水管道调压调流阀设置探讨[J].水利科技,2011(3)：37-38,43.

[2] 陈阳,杨旭,张士杰.消能调流阀在引黄入晋工程北干线大梁水库放水工程中的应用[J].水利水电工程设计,2014(1)：53-55.

[3] 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)：153,136.

[4] 金鑫.模糊评价在锦凌水库工程质量控制中的应用[J].水利建设与管理，2015(4)：74-79.

Discussion on the factors affecting water pressure fluctuation of branch line regulating valve

JIN Xin

(LiaoningRunzhongWaterSupplyCo.,Ltd.,Shenyang110166,China)

In the ppaper,the structure principles of regulating valves and function of the regulating valve in operation of branch pipelines is described.The factors affecting water pressure fluctuation of branch line regulating valves are determined through analysis.The influence degree of water pressure fluctuation of branch line regulating valve on the safe operation of pipelines is concluded through applying fuzzy evaluation, thereby ensuring the safe operation of water supply in branch pipelines powerfully.

regulating valve; water pressure; fluctuation; fuzzy evaluation

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2017.05.006

TV672

A

1005-4774(2017)05-0019-05