供水管網(wǎng)的壓力與管網(wǎng)漏損、爆管率相關,是供水用戶與供水企業(yè)都關注的重要指標。對于自來水用戶來說,供水壓力是表征供水質(zhì)量的直觀要素,供水壓力高低波動會影響用戶的正常使用,這往往成為客戶投訴的主要原因;對于企業(yè)來說,供水壓力帶來的一系列問題直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。為了管網(wǎng)中壓力較低點的用戶的供水壓力,在確定泵房和分水口壓力時,常以壓力較低點(或稱較不利點)的壓力作為指標。這樣存在兩個問題:一是距離泵房或減壓閥近的點,供水壓力較不錯:二是當夜間流量降低時,較不利點的壓力也會升高。因此,管網(wǎng)閥門的布置優(yōu)化和管網(wǎng)壓力的正確調(diào)度策略成為近年來相關人員學術(shù)研討和工程應用的主要內(nèi)容。
在目前壓力管理的產(chǎn)品已經(jīng)比較成熟,壓力管理(PMA)一般以分區(qū)計量(DMA)一同實施。在較近實施的工程實踐中,調(diào)壓閥門一般都是減壓閥(PRV)也有一部分自來水公司在壓差低于200kPa的場合采用蝶閥來調(diào)壓。對于單入口的供水網(wǎng)絡,區(qū)域內(nèi)的壓力只受用水流量和調(diào)壓閥開度的影響,調(diào)壓閥的控制較簡單;而對于多入口網(wǎng)狀形供水網(wǎng)絡,區(qū)域內(nèi)的壓力不僅受到用水流量的影響,而且受到多個調(diào)壓閥的共同影響。對于多臺調(diào)壓閥的控制策略將變得復雜,應使用智能算法實現(xiàn)錯時調(diào)節(jié),并對間隔時間有嚴格的要求,否則會產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。
目前應用的200X型先導式減壓閥有自力式和電動閥兩類,自力式采用基于壓力負反饋的水力驅(qū)動,在控制系統(tǒng)休眠時,機械系統(tǒng)能自動閥后壓力并通過水力驅(qū)動開度變化使閥后壓力保持在士6%的精度內(nèi)。相對自力式不消耗動力電源的工作模式,200X型先導式減壓閥各次開度調(diào)節(jié)都需要動力電源來驅(qū)動,但電動減壓閥的控制精度要高一些,對背景漏失的控制,因此,減壓閥及其控制策略的選擇應以總體能耗為目標變量來進行優(yōu)化分析。
先導式減壓閥的工作原理為:腔的壓力上升,先導閥膜片7上的氣壓力升高,克服彈簧力,擋板6被推動,噴嘴5被關閉。腔氣體通過固定節(jié)流孔20進入主閥膜片上腔,主閥膜片組件4下移,主閥閥芯芯3開啟,閥有輸出,此時主閥膜片下腔壓力增加,與主膜片上腔壓力相平衡;另外出入口壓力通過OUT側(cè)通道進入反饋調(diào)節(jié)腔,與調(diào)壓彈簧力相平衡,以維持出入口壓力不變。當外界有擾動,迫使閥出入口的壓力降低,主閥膜片下腔的壓力隨之降低,破壞了主閥膜片組的力平衡,主閥膜片組向下運動;主閥膜片上腔的體積增大,氣體膨脹,壓力降低,先導閥膜片組件向下運動,噴組與擋板開度減小,先導腔壓力增大,迫使導閥組件向上運動,回到原來的平衡位置,主閥出入口保持恒定;相反,當出入口壓力增大時,反饋調(diào)節(jié)腔的壓力增加,先導膜片組件向上運動,噴嘴與擋板的開度增加,主膜片上腔壓力減低,主閥芯向上運動,閥的開度減小,出入口壓力下降,以維持出入口壓力不變。先導式減壓閥可以用于高壓場合。
常規(guī)的減壓方式是利用節(jié)流元器件使高壓氣體在動過程中產(chǎn)生摩擦而損耗一部分能量來實現(xiàn)的。管道中動的氣體,在經(jīng)過截面突然縮小的閥門、狹縫和孔口等裝置時,發(fā)生不可逆的壓力損失而使流體的壓力降低,這種現(xiàn)象稱為節(jié)流。在節(jié)流過程中,氣流于外界交換的熱量很少,可以認為是的,故稱為節(jié)流。
減壓閥是典型的采用節(jié)流減壓方式的元件。先導式減壓閥其作用主要是調(diào)節(jié)閥口的開度,控制通過閥口的流量來控制氣壓的變化,并保持降壓后的壓力穩(wěn)定在需要的值上。減壓閥按調(diào)節(jié)形式分為直動式和先導式。
直動式減壓閥是利用手柄、旋鈕或接卸直接調(diào)節(jié)調(diào)壓彈簧,把力直接加在閥上來改變減壓輸出壓力的。在使用的時候,預先給相應的開口量,氣體由井口流道出入口,出入口的壓力反饋到活塞地面,當作用在活塞地面的作用力與調(diào)節(jié)彈簧力和活塞上密封環(huán)的摩擦力之和相平衡時,減壓閥便獲得開度,而具有相應的出入口壓力。調(diào)節(jié)調(diào)壓彈簧的與壓縮量,便可改變出入口壓力的高低。先導式減壓閥主要用于低壓場合。
可調(diào)式減壓閥串壓問題的解決辦法
先導式減壓閥的串壓問題,不是常見現(xiàn)象,卻也是可能出現(xiàn)的故障問題,作為使用者,我們還是需要好好了解一下,并要掌握其原因分析及解決的能力:
在使用的過程中可調(diào)式減壓閥為什么會出現(xiàn)串壓問題呢?
由于減壓閥后管段處管網(wǎng)破裂,關閉P1處閥門或者檢修,泵站A水泵停止運行時,導致閥后減壓閥后管段處水壓很低甚至是空管?;謴驼9┧畷r,減壓閥前管段處閥門突然打開或泵站A水泵開啟時,減壓閥前管段處壓力增大,可調(diào)式減壓閥前管段與后管段間在短時間內(nèi)存在大的壓差,減壓閥來不及工作,減壓閥上腔壓力很小,就在這種大的壓力驅(qū)動下,減壓閥被強行打開,導致先導式減壓閥前后壓力趨于平衡,減壓閥短時失效,即串壓。
如若出現(xiàn),又當如何解決呢?以下總結(jié)了三種:
一、根據(jù)可調(diào)式減壓閥的工作原理,適當增大導閥及導管的口徑,降低上下腔達到壓力平衡的時間,甚至于趨向于0的時間差。
二、基于減壓閥的工作原理,在減壓閥后裝設一泄壓閥,當減壓閥后的壓力高于P2時,就打開泄壓閥泄壓,保護甲村的正常供水壓力。
三、通過其它方法縮短串壓的時間,使之接近于0。