高落差給水系統減壓閥組設置

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現在介紹高落差給水系統減壓閥組設置本文就某礦山廠區給水系統設計中對于大高差長管重力流這一種特殊輸水管線管徑的確定、減壓閥的選擇以及減壓閥組的設置進行了探討。

關鍵詞  輸水管線；重力流；減壓閥

1高落差給水系統減壓閥組設置工程概況

該礦山位于河北省秦皇島市市郊，整個礦山處于一個狹窄的山谷里，地形起伏較大，分采礦區和冶煉區兩部分。水源為地下水，水源地在山梁的另一邊，打管井兩口，由潛水電泵送至山頂高位水池，再由高位水池送至采礦區和冶煉區的各用水點。本次設計為廠區給水設計，包括高位水池到采礦區和冶煉區的輸水管線、采礦區和冶煉區的配水管線。

本工程的特點是地形高差較大，高位水池到采礦區距離900m，地形高差80m，采礦區到冶煉區距離1200m，地形高差80m，整個給水干管長2000m，地形高差160m。給水設計主要涉及了三個問題：輸水管線管徑的確定；減壓閥的選擇；減壓閥組的設置。

2 高落差給水系統減壓閥組設置輸水管線管徑的確定

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,水減壓閥采礦區和冶煉區各用水點分布在一個狹窄的山溝里(長約2000m)，總高差160m，環狀給水管網實現較困難，確定為枝狀給水管網。生產、生活給水管道與消防給水如果分開設置，可以根據各自所需的壓力進行減壓，但是浪費管材，工程造價高，所以生產、生活給水管道與消防合用。輸水管線管徑的確定既要滿足生產、生活用水的水量、水壓，又要滿足消防時用水的水壓、水量。設室外消火栓，室外消防系統為常高壓給水系統，經計算：采礦區不利點消火栓處需要保持的壓力為0.37MPa，冶煉區不利點消火栓處需要保持的壓力為0.39MPa。故采礦區和冶煉區的給水壓力不小于0.4MPa。由于地形起伏較大，管材宜選用焊接鋼管。采礦區的生產、生活大時用水量為24.60m3/h，消防用水量為20L/s(72.00m3/h)；冶煉區的生產、生活大時用水量為22.20m3/h，消防用水量為15L/s(54.00m3/h)。輸水管線從高位水池到采礦區，再從采礦區到冶煉區，為長管重力流中的串聯管路給水，兩個管段的直徑、流量不變，流量和水頭損失關系仍按單管路計算。長管水力計算公式為：

H=AlQ2（１）

式中   H——作用水頭，米水柱；

A——比阻，單位流量通過單位長度管道所需的水頭(S2/L2)；

l——管長(m)；

Q——通過管段的流量(L/S)。

比阻A，工程上一般采用滿寧公式:

A=10.3n2/d5.33（２）

式中   n——粗糙系數，鋼管為0.012； 

d——管道直徑(m)。

經計算：輸水管線從高位水池到采礦區的管徑為DN150；從采礦區到冶煉區的管徑為DN125。經校核能夠滿足生產、生活及消防用水時水量、水壓的要求。

3 減壓閥的選擇

輸水管線管徑確定以后，由于采礦區和冶煉區的水壓均大于0.60MPa，就要考慮選擇適合本工程的減壓閥。常用減壓閥按調節方式可為比例式減壓閥和可調式減壓閥(分彈簧式減壓閥、膜片式減壓閥、先導式減壓閥、氣囊式減壓閥等多種)，現對這兩種閥門做一下比較詳見表。

由于生產、生活用水量小，消防用水量大，壓要求又較高，平時管道壓力損失較小，夜間靜壓高，用水設備、衛生器具和給水配件容易損壞，影響使用壽命，所以要求選用能夠減靜壓的減壓閥。本工程選用一種新型先導式減壓穩壓閥DY220X，能夠滿足本工程的要求，它的工作原理：當下游用水點用水時閥后壓力稍有降低，主閥上的導閥瞬時將閥后下降的壓力信號通過導閥內部壓力的作用反饋給主閥的上腔，使上腔壓力減小，此時主閥板的開度增大，閥后壓力相應增大，當閥后壓力回升到導閥調定的壓力時，主閥板的開度保持穩定不變，此時閥后壓力保持相對穩定。可以看出，該減壓閥具有根據閥后壓力的變化來自動調整主閥的開度，保持閥后壓力穩定的功能，而且閥后壓力還可以在一定的范圍內調節，閥門前后帶有壓力表，只需調節先導閥上的調節螺栓，就能獲得、穩定的出口壓力.

4 減壓閥組的設置 
平時管道壓力損失較小，以減靜壓為主，同時為了防止閥內產生汽蝕損壞減壓閥和減少振動及噪聲，在3處設置了減壓閥，一處在采礦區前，一處有冶煉區前，另一處在采礦區和冶煉區高差的1/2處。每處的減壓閥的閥后壓力都設為0.40MPa，閥前大壓力為靜壓時0.80MPa，大壓差為0.40MPa。為了提高給水的保證率，減少因停水引起的經濟損失，減壓閥采用并聯設置，一用一備；為了避免管道內的雜質進入減壓閥引起減靜壓失靈，在減壓閥前增加了過濾器；為了檢修和拆換方便還增加了檢修閥門和可曲撓橡膠柔性接頭。減壓閥組的設置詳見圖。

 
圖1   減壓閥組設置本工程選用減壓閥的小啟動壓差為0.02MPa，經過校核計算消防時能夠保證處于開啟狀態
5   5  結語
給水系統的可靠性和安全性對一個廠礦企業來說是非常重要的，因為工業給水有它的特殊性，在滿足規范要求和使用的前提下應盡量為企業節約資金。本工程已全部竣工，并且通過了單項工程驗收，目前給水系統運行正常。在這種大高差長管重力流輸水管中給水系統的確定、減壓閥的選擇是關鍵，要同時保證生產、生活用水和消防用水的水量、水壓，否則將直接影響給水的正常使用。與本產品相關論文：禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護