自壓式輸引水工程的控制方法技術

本方法為一種自壓式輸引水工程的控制技術。利用平坡段Ｂ與其尾端上彎性質水道的正水封Ｃ的自然封閉作用，保持系統內始終充水；設置較陡的斜坡式或直落的跌水式封閉水道所形成的陡坡段Ｅ，與系統前側的進水控制閘閥Ａ相配合，利用陡坡段Ｅ處的間斷性脫空進行消能，提供不同的內部水頭，從而達到輸引的流量越大，系統內的分布水壓力就越大，輸引水的流量越小，系統內的分布水壓力就越小的目的。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及自壓式輸引水的控制技術，主要用于較大流的供水輸水工程，尤其適用于遠程較大流量的壓力供水輸引水工程。在較大流量的自流式供水輸水工程中，如果工程條件允許，采用壓力輸水在造價和運行管理方面相對于重力輸水來說具有很大的優越性。但也帶來了許多技術問題，若處理不當，不但造價很高，而且可能引發安全事故，及造成大量的棄水，目前尚不能有效地解決。水力發電的輸引水系統也屬于自流式的壓力輸水系統，與自流式供水輸水工程不同的是，它要求把水量和壓力同時送到尾端，整個輸水系統的壓力較高，對結構和運行控制的要求較高，造價也較高，但其輸水的距離一般不長。供水工程中的自流式壓力輸引水系統是一種承擔單純供水任務的輸水系統，僅要求把水量和少量的水頭送至尾端，而要求把主要的壓力水頭合理地消耗在輸水的全程上，用以克服輸水阻力。在這種供水輸水的系統中，若能有效地防止放空，始終有效地維持全系統的相對低壓，有效地防止水擊，以及有效地防止充水排氣過程中滯留的高壓縮紊流空氣所帶來的破壞作用，就可以減小全系統特別是中后段的結構強度，降低造價，并消除運行過程中的安全事故和放空情況。特別是對于有條件采用以隧洞或鋼筋混凝土管(箱涵)為主的自流式遠程較大流量的壓力供水輸水工程，由于這些工程特殊的結構特性，在各種工況下始終保持合理低壓的問題就顯得格外重要。在恒定的設計流量情況下，維持全系統的相對低壓比較容易實現。但輸水流量是變化的，在小于設計流量的情況下，尤其是小流量時，由于整個輸水過程中的水頭損失很小，此時按照目前工程上所采用的技術手段，會有以下的幾種情況1、當進水的控制設施設在系統的首端時，在小流量的情況下，由于水壓力的自然平衡作用，使得從進口開始直到中后段，均可能出現范圍很大的、變化的無壓明流區和半有壓的過渡區。這種混亂的流態所產生的拍打等具有相當的破壞力。同時這種控制方法很容易產生放空，故對系統的有效控制很困難。2、當輸水量的控制設施設在系統的尾端時(如水力發電工程)，在總水頭一定的情況下，系統內部的水壓力分布就決定于沿程的水頭損失情況。恒定的設計流量情況下，維持全系統的相對低壓比較容易實現。但輸水流量是變化的，在小于設計流量的情況下，尤其是小流量時，由于整個輸水過程中的水頭損失很小，此時水壓力就不能有效地消耗在輸水的全程上，很大的壓力水頭就會傳遞到尾端。另外，輸水量的控制設施設在系統的尾端時會出現水擊所產生的高壓問題。這些均會使得整個系統特別是中后段的壓力升高，需要采用高強結構，造價很高。3、在系統的進口側、出口側以及沿程，同時設置流量的控制設施，采用電子技術進行控制，用以調整不同流量的情況下，長距離的封閉式輸水系統內部的壓力分布，使之維持低壓運行，這在理論上是成立的。但這樣的控制系統非常復雜，而且可靠性很差，極易因誤操作或失控而引發高壓可能帶來的工程事故，或帶來系統的放空。4、在系統的尾端或中間設置大容量的調節水池(庫)，可以使得系統能夠保持在相對恒定的設計流量下運行。但這需要具備建設調水池的工程條件，而且投資很大。上述的幾個問題，目前尚不能有效地解決，這是一大技術難題。若不能妥善解決，不僅系統的造價很高，而且極易因為人為或設備的誤操作而引發安全事故，及產生全系統放空等，造成大量的棄水。目前對自流式供水輸水工程進行設計時，全系統均按全壓力加上水擊壓力進行考慮，均采用高強的結構措施。這種做法對于小流量的情況尚能夠接受，而對于大流量長距離的輸水工程，往往由于造價太高，和運行中難以控制而改用明流的重力輸水的方式。采用重力輸水的造價也不低，而且運行控制不靈活，水量損失大。本專利技術的任務是針對目前自壓式大流量遠程供水輸水工程系統的控制技術所存在的缺陷，提供一種在不同的流量下，有效地自動調整和控制維持內部低壓和防止棄水的方法。達到引輸的流量越大，系統內部的分布壓力就越大，引輸的流量越小，系統內部的分布壓力就越小的目的。使得該系統始終保持在低壓的狀態下運行，并不產生棄水浪費。該，輸引水流量的大小由系統前側的閘閥控制，其特征在于利用陡坡段處的間斷性脫空進行消能，使系統內部的分布壓力大小與其所輸引水的流量成比保持低壓運行。該，在封閉水道進行自壓式輸引水，其特征在于采用形成上彎水道性質的正水封建筑物，使平坡段始終保持充滿水的狀態。本處所說的陡坡段為坡度很陡的封閉水道，可以是跌水，也可以是陡坡。本處所說的正水封為上彎性質的水道，可以是上彎的彎頭，也可以是擋水堰。本專利技術與前述公知的技術相比，具有能有效地自動調整和控制自壓式大流量的輸引水系統，使之始終保持在低壓的狀態下運行和不產生棄水浪費的優點，而且具有工程造價低及安全可靠等優點。附圖表示本專利技術的具體。附圖說明圖1為該。下面結附圖詳細說明本專利技術的控制方法。該自壓式輸引水工程為一個封閉的水道，在其前側設進水控制閘閥A(位于首端或前部，或分岔支線的前側，均簡稱為進水控制閘閥A)；在縱剖面上設置一段或數段零縱坡或縱坡非常平緩(可以存在下彎的情況)的平坡段B；沿程在合適的部位設置與各平坡段相配套的上抬的正水封C、通排氣口D和陡坡段E(或跌水，均簡稱為陡坡段E)；末端和部分必要部位的通排氣口D可兼作溢流口。系統的出水口F基本上不采取調節性的控制措施，可以直接進入水廠的集水設施。整個系統的縱剖面設計，應綜合考慮和利用地形地質等工程條件，合理地確定在引輸設計流量和典型小流量的情況下，系統內部的壓力分布。對系統各個部位具體的幾何形狀尺寸和結構進行設計時，應考慮水流的平順和消能等水力上的要求，考慮通排氣的順暢。同時，對于整個系統應考慮施工上的要求、運行中的集碴和檢修期的放空等其它使用上的要求，另行設置相應的配套建筑物。一、各建筑物的功能1、進水控制閘閥A可以是設在前側(首端或前部)的進水控制閘閥，亦可以是設在分支線處的分流閘閥，用以控制該閘閥以后系統的輸水流量。由于系統的出水口側基本上不采取調節流量的控制措施，故系統的引輸水流量基本上由設在其前側的進水控制閘閥A來控制。從而使得進水流量的控制處理變得十分簡單。2、平坡段B為封閉的引水道，采用零縱坡或非常平緩的縱坡，為主要的輸水通道。采用零縱坡或非常平緩縱坡的目的是使之在其尾端正水封C的自然封閉下，能夠處于完全充水的狀態。故平坡段內可以存在倒虹吸等下彎的情況，并可利用下彎等位置較低的部位設置供檢修用的放空設施。3、正水封C正水封C由上彎的水道或內部的擋水堰形成，其作用是維持其前側的平坡段B始終處于完全充水的狀態，在各種運行工況下均不會發生放空。對該部分的形狀和結構處理進行設計時，應注意考慮其施工方便和水流平順等的要求。4、通排氣口(部分兼溢流口)D可以是相對高位的進排氣通道，也可以是自動的通排氣閥。在系統充排水時起通排氣的作用，在正常運行的過程中起破壞真空的作用；末端和部分必要部位的通排氣口可兼做溢流口，其作用是采用溢流的方式，消除可能出現的超壓。5、陡坡段E為一段縱坡比較陡竣的封閉水道，亦可以做成封閉的垂直下落的跌水型式。其作用是用以調整不同流量時系統內部的內水壓力。在運行的過程中，隨著引水流量的變化，陡坡段E內的水流呈滿流即連續，和不滿流即間斷(脫空)的變化。通過各級陡坡段E自動遞推出現的滿流連續，和間斷脫空形成的消能作用，為整個輸水系統提供了基本連續變化的，不本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自壓式輸引水工程的控制方法，輸引水流量的大小由系統前側的進水閘閥Ａ控制，其特征在于利用陡坡段Ｅ處的間斷性脫空進行消能，使系統內部的分布壓力大小與其所輸引水的流量成比保持低壓運行。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：梅一民，
申請(專利權)人：梅一民，
類型：發明
國別省市：33[中國|浙江]