高落差給水系統(tǒng)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(xiàn)在介紹高落差給水系統(tǒng)減壓閥組設置本文就某礦山廠區(qū)給水系統(tǒng)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(guān)鍵詞  輸水管線；重力流；減壓閥

1高落差給水系統(tǒng)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(qū)和冶煉區(qū)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(qū)和冶煉區(qū)的各用水點。本次設計為廠區(qū)給水設計，包括高位水池到采礦區(qū)和冶煉區(qū)的輸水管線、采礦區(qū)和冶煉區(qū)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(qū)距離900m，地形高差80m，采礦區(qū)到冶煉區(qū)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(tǒng)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(diào)式減壓閥,水減壓閥采礦區(qū)和冶煉區(qū)各用水點分布在一個狹窄的山溝里(長約2000m)，總高差160m，環(huán)狀給水管網(wǎng)實現(xiàn)較困難，確定為枝狀給水管網(wǎng)。生產(chǎn)、生活給水管道與消防給水如果分開設置，可以根據(jù)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(chǎn)、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(chǎn)、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(tǒng)為常高壓給水系統(tǒng)，經(jīng)計算：采礦區(qū)不利點消火栓處需要保持的壓力為0.37MPa，冶煉區(qū)不利點消火栓處需要保持的壓力為0.39MPa。故采礦區(qū)和冶煉區(qū)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(qū)的生產(chǎn)、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(qū)的生產(chǎn)、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(qū)，再從采礦區(qū)到冶煉區(qū)，為長管重力流中的串聯(lián)管路給水，兩個管段的直徑、流量不變，流量和水頭損失關(guān)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(shù)，鋼管為0.012； 

d——管道直徑(m)。

經(jīng)計算：輸水管線從高位水池到采礦區(qū)的管徑為DN150；從采礦區(qū)到冶煉區(qū)的管徑為DN125。經(jīng)校核能夠滿足生產(chǎn)、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(qū)和冶煉區(qū)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(diào)節(jié)方式可為比例式減壓閥和可調(diào)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(xiàn)對這兩種閥門做一下比較詳見表。

由于生產(chǎn)、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(wèi)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(wěn)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(nèi)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(diào)定的壓力時，主閥板的開度保持穩(wěn)定不變，此時閥后壓力保持相對穩(wěn)定。可以看出，該減壓閥具有根據(jù)閥后壓力的變化來自動調(diào)整主閥的開度，保持閥后壓力穩(wěn)定的功能，而且閥后壓力還可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，閥門前后帶有壓力表，只需調(diào)節(jié)先導閥上的調(diào)節(jié)螺栓，就能獲得、穩(wěn)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(nèi)產(chǎn)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(qū)前，一處有冶煉區(qū)前，另一處在采礦區(qū)和冶煉區(qū)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(jīng)濟損失，減壓閥采用并聯(lián)設置，一用一備；為了避免管道內(nèi)的雜質(zhì)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(jīng)過校核計算消防時能夠保證處于開啟狀態(tài)
5   5  結(jié)語
給水系統(tǒng)的可靠性和安全性對一個廠礦企業(yè)來說是非常重要的，因為工業(yè)給水有它的特殊性，在滿足規(guī)范要求和使用的前提下應盡量為企業(yè)節(jié)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(tǒng)運行正常。在這種大高差長管重力流輸水管中給水系統(tǒng)的確定、減壓閥的選擇是關(guān)鍵，要同時保證生產(chǎn)、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(chǎn)品相關(guān)論文：禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護