專利名稱：一種正向水錘防護裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于長距離輸水管線正向水錘防護設備技術領域，涉及一種正向水錘防護裝置，具體涉及一種設備化、設施化和自動控制相結合的正向水錘防護裝置。
背景技術：
大流量、長距離輸水管道工程的流量調配問題非常復雜，各種開關閥或運行中流量的調節操作往往會使管道產生水錘，其主要表現在關閥正向水錘即在閥門關閉時會引起流量的變化，隨之帶來壓力振蕩波動。水錘主要來自閥門局部阻力與管線沿程阻力的消長，其引發的壓力波動以閥門前段為最大；關閥正向水錘隨著閥門關閉即時到來，沒有延遲性，表現極快，這將會嚴重威脅整個輸水系統的供水安全。目前國內外解決該問題的方法主要有設施化與設備化兩種方案。設施化方案有單向補給水箱、調壓塔、空氣壓力罐等，其特點是傳統、安全及穩定；而設備化方案有普通泄壓閥、壓力波動預止閥等，因其具有占地少、投資省及安全有效的特點，正被現代社會廣泛地采納。單向補給水箱或者調壓塔因其占地大、投資高，受水壓以及工程條件的嚴格限制；空氣壓力罐則因其體積大，應用于較大管徑的系統當中會產生較大的一次投資及后期的運行費用；普通泄壓閥常作為二次防護的主要工具，但大量的實踐證明，在水錘發生、壓力升高瞬間閃過時，因其反應速度跟不上快速壓力波而不能及時打開，導致無法有效解決水錘；壓力波動預止閥在防護正向水錘時表現比普通泄壓閥更加優越、反應更加靈敏，但仍具有普通泄壓閥前述的同等缺點。上述幾種水錘防護措施在特定情況下行之有效，但常因其自身特點受水壓要求和工程條件的限制。

發明內容
本發明的目的是提供一種可消除在大流量、長距離輸水管道工程中因關閥或運行中流量的調節操作而出現的正向水錘的裝置，該裝置不僅結合設施化的“傳統、安全、穩定” 和設備化的“占地少、投資省”雙重優點，而且不受水壓要求和工程條件的限制。為了實現上述目的，本發明采取的技術方案如下一種正向水錘防護裝置，包括主體裝置和自動控制系統；主體裝置包括直管、緩沖管、連接管、空氣閥、壓力波動預止閥、泄水管、補氣管和補氣閘閥；緩沖管兩端密閉封堵，緩沖管位于直管上方，緩沖管中部側壁通過連接管與直管中部側壁連接，緩沖管上設置空氣閥，緩沖管側壁通過壓力波動預止閥安裝泄水管，緩沖管側壁通過補氣閘閥安裝補氣管；自動控制系統包括壓力變送器、控制箱、 控制電纜和信號電纜；壓力變送器安裝在直管的出水端，壓力變送器經信號電纜與控制箱連接，壓力波動預止閥經控制電纜與控制箱連接。緩沖管兩端采用法蘭盲板焊接或法蘭連接封堵；為了檢修空氣閥，空氣閥與緩沖管之間安裝有檢修閘閥；為了檢修壓力波動預止閥，壓力波動預止閥與緩沖管之間安裝有檢修蝶閥。使用時，直管兩端連接在輸水管道上，注意將壓力變送器位于出水端。本發明主要通過緩沖管的彈性吸納、空氣閥的單向補氣、壓力波動預止閥的排水泄壓及壓力變送器的壓力傳感等四種作用，達到有效防護或消弱管線的正向水錘。與現有正向水錘防護技術相比具有防護有效、結構簡單、制作容易、安裝方便、安全穩定、占地小及投資少等特點。本發明解決上述問題的技術構思是通過設計一個適用于大流量、長距離輸水管道的簡易的“氣壓罐”，具有一定的“彈性吸納”功能；其不能完成的“吸納”能量則通過監測輸水管道壓力信號來自動控制壓力波動預止閥開啟泄水來釋放完成；再次通過空氣閥的單向補氣，既保證“氣壓罐”的壓力平衡，又能實現控制和調節輸水管道系統中空氣的補氣，從而能夠保護“氣壓罐”不被可能出現的負壓(如輸水管線管道檢修排空等)壓癟。這種有效的正向水錘裝置，即可使“氣壓罐”達到最佳有效體積，同時罐體內部氣體緩沖將可彌補壓力波動預止閥開啟需要持續壓升過程的缺點。


圖I為本發明的結構示意圖，
圖2為圖I的俯視圖，
圖3為圖I的右視圖，
圖4為自動控制系統的結構示意圖。圖中1 一直管，2—緩沖管，3—連接管，4 一空氣閥，5—壓力波動預止閥，6—檢修閘閥，7—檢修蝶閥，8—泄水管，9—補氣管，10—補氣閘閥，11—法蘭盲板，12—透視窗， 13—壓力變送器，14一控制箱，15—控制電纜，16—信號電纜。
具體實施例方式下面通過附圖，對本發明做進一步的詳細描述。如圖I至圖4所示一種正向水錘防護裝置，包括主體裝置和自動控制系統；主體裝置包括直管I、緩沖管2、連接管3、空氣閥4、壓力波動預止閥5、泄水管8、補氣管9和補氣閘閥10 ;緩沖管2、連接管3與直管I 口徑等同；緩沖管2兩端密閉封堵，緩沖管2位于直管I上方，緩沖管2中部側壁通過連接管 3與直管I中部側壁連接，緩沖管2上設置空氣閥4，緩沖管2側壁通過壓力波動預止閥5 安裝泄水管8，緩沖管2側壁通過補氣閘閥10安裝補氣管9 ；自動控制系統包括壓力變送器 13、控制箱14、控制電纜15和信號電纜16 ;壓力變送器13安裝在直管I的出水端，用以監測輸水管線主管道的壓力變化，壓力變送器13經信號電纜16與控制箱14連接，壓力波動預止閥5經控制電纜15與控制箱14連接。控制箱14接收壓力變送器13監測到的壓力升高信號，并反饋于壓力波動預止閥 5，從而控制壓力波動預止閥5的快速開啟動作；壓力波動預止閥5的排水泄壓使系統壓力下降至正常范圍，控制箱14接收壓力變送器13監測到的低壓信號，并反饋于壓力波動預止閥5，從而控制壓力波動預止閥5的緩慢關閉動作；控制電纜15用以傳輸控制箱14輸出的反饋控制信號，信號電纜16用以傳輸壓力變送器13接收的壓力信號。控制箱14可采用兩相電源(220V)、鋰電池或太陽能電池供電，同時具備數據遠傳功能。補氣管9和補氣閘閥10，用于緩沖管2的補氣；空氣閥4為緩沖管2保氣、補氣之用，空氣閥4為單向空氣閥，具備真空破壞自動開啟進氣功能。即僅允許空氣進入，而不讓空氣排出，起到保護緩沖管2不被可能出現的負壓壓癟；壓力波動預止閥5用以快速泄水達到減弱因正向水錘引起的管線主管道內部升壓，壓力波動預止閥5的控制方式為水力驅動和電磁式驅動結合式，具備快開慢關功能；泄水管8用以排除緩沖管2的泄水。緩沖管2兩端采用法蘭盲板11焊接封堵；這樣，緩沖管2相當于一個簡易的氣壓罐，具有一定的彈性吸納功能；法蘭盲板11上設置有封閉承壓的透視窗12，透視窗12設有刻度示意線，用以觀測緩沖管2內部氣水分離面的高度。為了檢修空氣閥4，空氣閥4與緩沖管2之間安裝有檢修閘閥6;為了檢修壓力波動預止閥5，壓力波動預止閥5與緩沖管2之間安裝有檢修蝶閥7。為了保證緩沖管2內部的水氣平衡和壓力穩定，在緩沖管2兩側分別安裝空氣閥4及檢修閘閥6。檢修蝶閥7、壓力波動預止閥5和泄水管8的口徑等同；使用時，直管I兩端連接在輸水管道上，直管I與輸水管道口徑等同。空氣閥4與壓力波動預止閥5的口徑、緩沖管2長度可按照實際工程正向水錘理論計算分析確定，直管I、緩沖管2、連接管3、空氣閥4、壓力波動預止閥5、檢修閘閥6與檢修蝶閥7的承壓能力按照實際工程計算得到的試驗壓力確定。本發明的工作原理如下圖I中的箭頭是輸水管道水流的方向。裝置正常運行時， 檢修閘閥6和檢修蝶閥7始終處于開啟狀態，壓力波動預止閥5和補氣閘閥10始終處于關閉狀態。當輸水管道空管充水時，手動打開補氣閘閥10，排除輸水管線主管道與緩沖管2 中的大量氣體，同時觀測透視窗12的刻度示意線和緩沖管內部氣水分離面高度，當氣水分離面高度達到設定刻度后，及時關閉補氣閘閥10。當輸水管道系統長時間運行后，緩沖管2 內的氣體可能會緩慢泄漏，可利用小型移動式空壓機通過補氣管9與補氣閘閥10對緩沖管進行一定的補氣。當輸水管道檢修排空、事故爆管或一旦出現負壓等情況下，空氣閥4形成真空破壞自動開啟，迅速向緩沖管2與輸水管道內補氣，以避免緩沖管2與輸水管道形成負壓而壓癟。在裝置正常運行狀態下，空氣閥始終處于閉氣狀態，保證緩沖管2內空氣量穩定；當正向水錘發生后，緩沖管2內部壓力急速升高，導致緩沖管2內液面上升，同時使得緩沖管2 內空氣受到壓縮而體積減小，從而保證緩沖管2內水氣平衡和壓力穩定。當輸水管線進行閥門開關或運行中流量的調節操作后，輸水管線系統將出現升壓過程的正向水錘現象，緩沖管2通過其水氣平衡作用彈性吸納一定的水錘能量；同時壓力變送器13及時監測到輸水管道內的壓力升高信號，通過自動控制系統傳輸壓力信號至壓力波動預止閥5，壓力波動預止閥5水力自行驅動，快速開啟、排水泄壓；同時當一旦出現壓力波動預止閥5水力開啟遲緩，輸水管道內部壓力繼續升高，則通過壓力變送器13的壓力傳感和自動控制系統的動作反饋控制壓力波動預止閥5電磁式快速開啟，從而超越壓力波動預止閥5的水力開啟動作，達到自動開啟的二次保護；當排水泄壓使系統壓力下降至正常范圍，控制箱14接收壓力變送器13監測到的低壓信號，并反饋于壓力波動預止閥5，從而控制壓力波動預止閥5自動緩慢關閉。因為有了壓力波動預止閥5的補充泄壓功能，使得緩沖管2的體積有效減小；同時緩沖管2的內部氣體緩沖彌補了壓力波動預止閥5開啟動作需要持續壓升過程的缺點。以上實施例僅用以說明本發明而并非限制本發明所描述的技術方案，本領域的技術人員應當理解，凡是不脫離本發明技術方案的改進或等同替換，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍中。
權利要求
1.一種正向水錘防護裝置，其特征在于包括主體裝置和自動控制系統；所述主體裝置包括直管(I)、緩沖管(2)、連接管(3)、空氣閥(4)、壓力波動預止閥(5)、泄水管(8)、補氣管(9)和補氣閘閥(10);所述緩沖管(2)兩端密閉封堵，所述緩沖管(2)位于所述直管(I) 上方，所述緩沖管(2)中部側壁通過所述連接管(3)與所述直管(I)中部側壁連接，所述緩沖管(2)上設置所述空氣閥(4)，所述緩沖管(2)側壁通過所述壓力波動預止閥(5)安裝所述泄水管(8)，所述緩沖管(2)側壁通過所述補氣閘閥(10)安裝所述補氣管(9);所述自動控制系統包括壓力變送器(13)、控制箱(14)、控制電纜(15)和信號電纜(16);所述壓力變送器(13)安裝在所述直管(I)的出水端，所述壓力變送器(13)經所述信號電纜(16)與所述控制箱(14)連接，所述壓力波動預止閥(5)經所述控制電纜(15)與所述控制箱(14)連接。
2.如權利要求I所述的一種正向水錘防護裝置，其特征在于所述緩沖管(2)兩端采用法蘭盲板(11)焊接封堵，所述法蘭盲板(11)上設置有封閉承壓的透視窗(12)，所述透視窗(12)設有刻度示意線。
3.如權利要求I所述的一種正向水錘防護裝置，其特征在于所述緩沖管(2)兩側分別安裝所述空氣閥(4)。
4.如權利要求3所述的一種正向水錘防護裝置，其特征在于所述空氣閥(4)與所述緩沖管(2)之間安裝有檢修閘閥(6)。
5.如權利要求I所述的一種正向水錘防護裝置，其特征在于所述壓力波動預止閥(5) 與所述緩沖管(2 )之間安裝有檢修蝶閥(7 )。
6.如權利要求I至5任意一項所述的一種正向水錘防護裝置，其特征在于所述空氣閥(4)為單向空氣閥；所述壓力波動預止閥(5)為水力驅動與電磁驅動結合式壓力波動預止閥。
7.如權利要求6所述的一種正向水錘防護裝置，其特征在于所述緩沖管(2)、所述連接管(3)與所述直管(I) 口徑等同。
全文摘要
一種正向水錘防護裝置，包括主體裝置和自動控制系統；主體裝置包括直管、緩沖管、連接管、空氣閥、壓力波動預止閥、泄水管、補氣管和補氣閘閥；緩沖管兩端密閉封堵，緩沖管位于直管上方，緩沖管中部側壁通過連接管與直管中部側壁連接，緩沖管上設置空氣閥，緩沖管側壁通過壓力波動預止閥安裝泄水管，緩沖管側壁通過補氣閘閥安裝補氣管；自動控制系統包括壓力變送器、控制箱、控制電纜和信號電纜；壓力變送器安裝在直管的出水端，壓力變送器、壓力波動預止閥分別經信號電纜、控制電纜與控制箱連接。本發明有效防護或消弱正向水錘，特別適用于長距離輸水管線，具有防護有效、結構簡單、制作容易、安裝方便、安全穩定、占地小及投資少等特點。
文檔編號F16L55/045GK102606842SQ201210079688
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者劉洋, 彭林賢, 王安民, 章武首, 羅麗, 黃廷林, 黃輝 申請人:中國市政工程西北設計研究院有限公司