水用减压阀在重力流输水管道中的作用

1、消减富余能量

当供水系统在较小流量下运行时，重力流输水管路就有富余能量，在安装水用减压阀的系统中富余能量的大部分由水用减压阀自动消除，使管路末端压力减轻，其原理如图1 所示。

图1 安装水用减压阀前后输水管压力线示意图

图1 中A1 为不安装水用减压阀时的静水压线，A2为不安装水用减压阀流量最大时的测压管水头线，如果管道上安装的是减压恒压阀，其出口压力调节与不装水用减压阀时的水头线重合，则A2 也是安装水用减压阀后最大流量时的测压管水头线，即水用减压阀在此流量时不减压，亦不耗能。A3 为较小流量时不安装水用减压阀时的管道压力线，可见末端管路此时压力较大。B2是安装水用减压阀后且流量较小时末端(即水用减压阀下游)管道压力线(可见压力不大)，B1是安装水用减压阀后的静压线，可见它远小于不装水用减压阀时的静压线A1，故安装水用减压阀可减少管道漏失水量，也有利于管道安全运行和降低维修成本。

2、消减关阀水锤

重力流输水管道因阀件及管道接头等漏水、管道爆裂、下游系统正常保养等原因需停运时，是应关闭管道上游进水阀门还是最下游出水阀门，目前仍颇有争议。前者优点是有利于防止水锤破坏，缺点是管道完全放空，再次启动充水也极困难和危险，且费时很长；后者保持管道满管水流，再次运行开阀即可，极为方便，但易产生关阀水锤。实际运行时是绝大多数采用关下游出口阀门的方法。结合图2说明关阀过程中水用减压阀的水锤防护作用。

图2 输水管有无水用减压阀时关阀压力振荡曲线示意图

由图2 可见，不安装水用减压阀的静水压线为H，而压力振荡值为△H，而安装水用减压阀后的管路末端静水压力线为H’，压力振荡值为△H’。

对于重力流输水管，关阀过程中的流量变化公式如下:

式中 H——重力流输水管道总作用水头

Q——重力流输水管道内流量

A——管道比阻

L——管道长度

D——管径

ζ——末端阀阻力系数

设关阀前阻力为ζ0，最大设计流量为Q0，则在关阀过程中流量为:

由于阀门阻力系数ζ在匀速关阀过程中不是均匀增加的(一般是在关阀的前60°~ 70°增大不多，对流量Q减少也不大，但在以后的20°~ 30°则突然增加)，故极易造成很大的关阀水锤。由式(2)可见，管道长度L越大，ζ值对流量的影响越小，越易造成最后突然关阀时的△H 最大。而加装水用减压阀后L值仅为水用减压阀后的管段，故L 值变小， △H’亦减小。

由此可见，重力流输水管安装水用减压阀对水锤防护作用极大。

例如: 我国西北某电厂补给水管的压差H=1050 kPa，管径为800 mm，加装水用减压阀前计算关阀水锤升压达3400kPa，采用水用减压阀后计算最大水锤升压仅为790kPa，可见作用显著。