一种兼重力自流功能的防水锤布置结构及运行控制方法与流程

本发明专利涉及一种供水工程水锤防护措施，具体地说是涉及一种兼重力自流功能的防水锤布置结构及运行控制方法，适用于取水水库水位变幅较大的长距离有压供水工程。

背景技术：

目前国内长距离供水工程越来越多，一些工程供水工程的取水水库水位变幅较大，在水库水位较高时可以采用重力自流的输水方式，但水位较低时无法实现重力自流输水，对于这样的输水工程，通常的做法是在线路中部设置调节池与泵站加压的方式进行供水。这种布置需要在调节池前设置减压阀，以确保调节池水位的恒定，系统的运行控制方式为在调节池之前通过重力自流供水，在调节池之后通过水泵加压方式进行供水。

这种布置方式将一个较为复杂的供水系统分为了两个相对独立的简单供水系统，调节池前为重力自流供水，调节池之后为水泵加压供水，前后系统相对独立，且各自的水力学条件相对简单。但是其缺点也是显而易见的，对于整个系统而言，存在先减压消能，后加压供水的耗能现象，这无疑加大了工程的运行调度成本。另外，虽然设置调节池后系统较为简单，但是仍然没有很好的解决水泵断电后所引起的严重水锤问题：水泵抽水断电之后，泵后出现负水锤导致管道内压大大降低，因而需要额外在泵后设置空气罐或者单向塔等来防止管道的水锤破坏。

技术实现要素：

本发明是为了克服了现有技术的中，调节池和水泵布置结构无法解决泵后水锤引起的管道负压，且运行过程中存在先消能再加压的耗能等问题，提出了能够根据取水水库的水位来切换重力自流或者水泵加压工况，同时缓解水泵抽水断电后泵后管道负压的一种兼重力自流功能的防水锤布置结构及运行控制方法，切实解决此类型供水系统中遇到的能源浪费和泵后水锤问题，确保供水系统安全可靠运行，更好地为工程建设服务。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明申请的一种兼重力自流功能的防水锤布置结构，包括加压泵、泵站连通管、主管道、单向截止阀、调节连通管、减压阀、补水连通管、液控蝶阀和调节池，所述主管道设置单向截止阀；所述调节连通管一端连接调节池，另一端连接主管道位于单向截止阀的上游位置；所述泵站连通管一端连接调节池，另一端连接主管道位于单向截止阀的下游位置；调节连通管设置有减压阀；泵站连通管设置有加压泵，泵站连通管在加压泵的下游设置补水连通管，所述补水连通管一端连接调节池，另一端连接泵站连通管，泵站连通管设置有液控蝶阀。

作为优选，所述单向截止阀的流通方向为主管道的上游至下游。

作为优选，所述液控蝶阀的控制电路和加压泵的控制电路连接，加压泵失电或停止时立即打开液控蝶阀，使补水连通管连通调节池和泵站连通管。

作为优选，泵站连通管在加压泵的下游设置逆止阀，所述逆止阀位于补水连通管和泵站连通管连接处的上游，逆止阀的流通方向为加压泵至泵站连通管连接主管道的一端。

作为优选，补水连通管的直径大于或者等于泵站连通管的直径。

作为优选，调节池正常蓄水位时的蓄水量能满足在加压泵断电之后，调节池内水补充到泵站连通管中，维持30s～60s时间之内调节池不发生漏空。

本发明同时提供一种兼重力自流功能的防水锤布置结构运行控制方法，所述方法包括：

当主管道上游水位较高时，减压阀自动关闭，通过主管道进行供水，实现重力自流供水；

当主管道上游水位较低时，无法采用重力自流供水，逆止阀自动关闭，减压阀开启，向调节池补水，加压泵开启，通过泵站连通管进行供水；

当加压泵失电引起严重水锤时，液控碟阀接收到信号立即开启，调节池通过补水连通管向泵站连通管内进行补水，缓解泵站连通管内的负压；

当水流倒流时，水流通过液控碟阀流入调节池进行压力释放，逆止阀由于水力作用自行关闭，若调节池水位达到预设水位时通过减压阀流入主管道，降低最大水锤压力。

作为优选，所述方法还包括：当加压泵失电引起严重水锤时，逆止阀受到水力条件的控制，自行开启，保护加压泵。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所设计的防水锤布置结构在取水水库水头较高时时采用重力流供水，在取水水库水头较低时采用水泵加压供水，有效的解决了供水系统兼顾重力自流和水泵加压供水两种运行方式，且能够根据上游水库水位在两种运行方式之间切换，降低了运行能耗，降低了运行费用。同时通过补水连通管和液控蝶阀的作用，切实改善了水泵断电引起的管线的负水锤，保证管线安全低压运行。

附图说明

图1是本发明一种兼重力自流功能的防水锤布置结构的结构布置示意图。

图2是本发明在上游水位较高时水流流向示意图。

图3是本发明在上游水位较低时水流流向示意图。

图4是本发明在上游水位较低时加压泵断电水流倒流前水流流向示意图。

图5是本发明在上游水位较低时加压泵断电水流倒流后水流流向示意图。

图中包括：1、加压泵；2、泵站连通管；3、主管道；4、单向截止阀；5、调节连通管；6、减压阀；7、逆止阀；8、补水连通管；9、液控蝶阀；10、调节池。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

如图1所示，本发明实施例提供一种兼重力自流功能的防水锤布置结构，包括加压泵1、泵站连通管2、主管道3、单向截止阀4、调节连通管5、减压阀6、逆止阀7、补水连通管8、液控蝶阀9和调节池10。

所述调节池10设置在主管道3一侧。

所述主管道3设置单向截止阀4。所述单向截止阀4的流通方向为主管道3的上游至下游。所述调节连通管5一端连接调节池10，另一端连接主管道位于单向截止阀4的上游位置。所述泵站连通管2一端连接调节池，另一端连接主管道位于单向截止阀4的下游位置。调节连通管5设置有减压阀6。泵站连通管2设置有加压泵1，泵站连通管2在加压泵1的下游设置补水连通管8，所述补水连通管8一端连接调节池，另一端连接泵站连通管2，泵站连通管2设置有液控蝶阀9。

所述液控蝶阀9的控制电路和加压泵1的控制电路连接，加压泵1失电或停止时立即打开液控蝶阀9，使补水连通管8连通调节池10和泵站连通管2。

泵站连通管2在加压泵1的下游设置逆止阀7，所述逆止阀7位于补水连通管8和泵站连通管2连接处的上游，逆止阀7的流通方向为加压泵1至泵站连通管2连接主管道3的一端。

补水连通管8的直径大于或者等于泵站连通管2的直径。

调节池10正常蓄水位时的蓄水量能满足在加压泵1断电之后，调节池10内水补充到泵站连通管2中，维持30s～60s时间之内调节池10不发生漏空。

本发明实施例同时提供一种兼重力自流功能的防水锤布置结构运行控制方法，所述方法包括：

如图2所示，当主管道3上游水位较高时，减压阀6自动关闭，通过主管道3进行供水，实现重力自流供水。

如图3所示，当主管道3上游水位较低时，无法采用重力自流供水，逆止阀4自动关闭，减压阀6开启，向调节池10补水，加压泵1开启，通过泵站连通管2进行供水。

如图4所示，当加压泵1失电引起严重水锤时，液控碟阀9接收到信号立即开启，调节池10通过补水连通管8向泵站连通管2内进行补水，缓解泵站连通管2内的负压；逆止阀7受到水力条件的控制，自行开启，保护加压泵1。

如图5所示，当水流倒流时，水流通过液控碟阀9流入调节池10进行压力释放，逆止阀4由于水力作用自行关闭，若调节池10水位达到预设水位时通过减压阀6流入主管道3，降低最大水锤压力。

本发明所设计的防水锤布置结构在取水水库水头较高时时采用重力流供水，在取水水库水头较低时采用水泵加压供水，有效的解决了供水系统兼顾重力自流和水泵加压供水两种运行方式，且能够根据上游水库水位在两种运行方式之间切换，降低了运行能耗，降低了运行费用。

加压泵1失电引起严重水锤的主要原因是：加压泵1失电停止后造成泵站连通管2在加压泵1之后压力极巨变化出现较大负压而导致的剧烈振动，会多加压泵1等结构造成破坏性影响。因此设置了补水连通管8和液控蝶阀9，能够在加压泵1失电引起严重水锤时，液控碟阀9接收到信号立即开启，调节池10通过补水连通管8向泵站连通管2内进行补水，缓解泵站连通管2内的负压，从而减轻水锤作用。同时逆止阀7此时会受到水力条件的控制，自行开启，保护加压泵1。

而当水流倒流时，水流通过液控碟阀9流入调节池10进行压力释放，逆止阀4由于水力作用自行关闭，若调节池10水位达到预设水位时通过减压阀6流入主管道3，降低最大水锤压力，从而进一步降低水锤的影响。