一种供水阀系统及其设计方法与流程

本发明公开了一种供水阀系统及其设计方法，属于供水工程供水阀系统应用。

背景技术：

1、供水水库是一种利用水库进行调蓄供水的形式。常用的供水方式包括以下几种：第一种：水库下游安装水轮发电机组和弧形闸门组合供水，其一般采用水轮发电机组发电后供水，当水轮发电机组发电受阻，利用弧形闸门进行控制水量消能供水。第二种：水轮发电机组和供水阀单元组合供水，其一般采用水轮发电机组发电后供水，当水轮发电机组发电受阻，利用合理口径的供水阀单元进行消能供水。第三种：多个供水阀单元组合供水，水量需求可通过供水阀系统的不同口径组合，直接消能后供水。

2、针对高坝、大库和消落深度大的大坝枢纽，从节能角度一般多采用前两种组合方式供水。但运用弧形闸门控制流量消能供水，需要设置消力池及供水流道，对场地要求较高；如果场地有限，多采用水轮发电机组与供水阀系统组合完成供水。

3、调流调压阀具有不易堵塞滑道、不易结垢、不易卡阻、驱动装置小，在一定精度内保持恒定，且精度范围也可以进行调整，具有良好的耐气蚀特性等优点，目前广泛应用在供水工程中进行消能供水，但是基于现有的调流调压阀设备，不具备宽水头、大流量和高消能率的特点，无法直接应用在消落深度较大的大型水库供水工程中。

技术实现思路

1、本申请的目的在于，提供一种供水阀系统及其设计方法，以解决现有技术中的调流调压阀无法直接应用在消落深度大、供水流量大的大型水库中的供水技术问题。为实现上述目的，本发明提出了一种供水阀系统及其设计方法，具体方案如下：

2、一种供水阀系统，包括至少一个供水阀单元，每个供水阀单元包括并联设置的n个供水阀组；

3、所述n个供水阀组分别对应设置在并联的n个供水管道的预设高程处；n≥1；

4、所述每个供水阀组包括依次设置在所述供水管道上的第一检修阀、调流调压阀和第二检修阀。

5、优选的，所述调流调压阀的出口处还设置有出口消能部件；

6、所述出口消能部件上设置有开孔。

7、优选的，所述每个供水阀组还包括过滤装置和两个压力检测装置；

8、所述过滤装置位于所述第一检修阀和所述调流调压阀之间；

9、两个所述压力检测装置分别位于所述过滤装置的上游端和下游端。

10、优选的，所述供水阀单元为两个，分别设置在水库下游的预设高程处，用于对所述水库不同高程区段进行分梯段供水。

11、一种供水阀系统的设计方法，包括以下步骤：

12、步骤1、根据水库水位特征参数及供水水量需求确定供水方案；

13、步骤2、确定所述供水方案中供水阀单元的设置高程；

14、步骤3、 确定所述供水阀单元中调流调压阀的出口消能部件的开孔形式。

15、优选的，所述步骤2包括：

16、根据所述调流调压阀的气蚀系数公式及根据试验数据拟定的允许气蚀系数方程，计算所述调流调压阀的安装高程；

17、根据所述调流调压阀的安装高程确定所述供水阀单元的设置高程。

18、优选的，所述步骤2之后，还包括：

19、确定所述调流调压阀的出口消能部件的开孔形式；

20、所述开孔形式包括开孔大小、开孔布置方式和开孔总面积。

21、优选的，确定所述调流调压阀的出口消能部件的开孔形式，具体包括：

22、获取所述调流调压阀在不同工况下的流阻系数；

23、根据所述流阻系数获得适应不同工况的所述出口消能部件的开孔形式。

24、优选的，确定所述出口消能部件的开孔形式之后，还包括：

25、将所述调流调压阀的安装高程和所述出口消能部件的开孔形式输入至cfd模型中；

26、采用单相流模型进行cfd三维流场分析计算，调整所述出口消能部件的开孔形式，直至获得满足气蚀要求的所述开孔形式。

27、优选的，在所述步骤3之前还包括：

28、采用与所述供水阀系统缩比例的模型机试验获得所述供水阀系统的工作参数，判断所述工作参数是否满足工程要求；

29、如否，重新拟定所述允许气蚀系数方程，对所述调流调压阀的安装高程进行修正，重复步骤2，直至获得满足工程要求的气蚀和振动要求的安装高程。

30、有益效果：本发明采用至少一个具有调流调压阀的供水阀单元并联设置，将水库高程和流量分为多个区段进行分梯段供水，以解决消落深度大的大坝供水问题；本发明通过多个并联设置的具有调流调压阀的供水阀组，多个供水阀组共同作用，进一步满足消落深度大的大坝的供水问题，同时降低调流调压阀的设计及制造难度；在调流调压阀的上游端设置过滤网，防止阀体堵塞，过滤网与检修阀配合，使结构复杂的调流调压阀可以在不拆卸与管路连接法兰的情况下仍可以清理污物。

技术特征：

1.一种供水阀系统，其特征在于，包括至少一个供水阀单元，每个供水阀单元包括并联设置的n个供水阀组；

2.根据权利要求1所述的供水阀系统，其特征在于，所述调流调压阀的出口处还设置有出口消能部件；

3.根据权利要求1所述的供水阀系统，其特征在于，所述每个供水阀组还包括过滤装置和两个压力检测装置；

4.根据权利要求1-3任一项所述的供水阀系统，其特征在于，所述供水阀单元为两个，分别设置在水库下游的预设高程处，用于对所述水库不同高程区段进行分梯段供水。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的供水阀系统的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的供水阀系统的设计方法，其特征在于，所述步骤2包括：

7.根据权利要求6所述的供水阀系统的设计方法，其特征在于，所述步骤2之后，还包括：

8.根据权利要求7所述的供水阀系统的设计方法，其特征在于，确定所述调流调压阀的出口消能部件的开孔形式，具体包括：

9.根据权利要求8所述的供水阀系统的设计方法，其特征在于，确定所述出口消能部件的开孔形式之后，还包括：

10.根据权利要求9所述的供水阀系统的设计方法，其特征在于，在所述步骤3之前还包括：

技术总结
本发明属于供水工程供水阀应用技术领域，公开了一种供水阀系统及其设计方法，具体包括至少一个供水阀单元，每个供水阀单元包括并联设置的N个供水阀组；N个供水阀组分别对应设置在并联的N个供水管道的预设高程处；N≥1；每个供水阀组包括依次设置在供水管道上的第一检修阀、调流调压阀和第二检修阀。本发明采用至少一个供水阀单元，将水库高程和流量分为多个区段进行分梯段供水，以解决消落深度大的大坝供水问题；通过多个并联设置的具有调流调压阀的供水阀组，进一步解决消落深度大的大坝的供水问题，同时降低调流调压阀的设计及制造难度；通过在调流调压阀的上游端的过滤网，防止阀体堵塞。

技术研发人员：毛拥政,郑湘文,董旭荣,刘璟,陈平平,安术鑫,张晓晗
受保护的技术使用者：陕西省水利电力勘测设计研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19