陕西省水利电力勘测设计研究院 西安 710001
摘要：箱式双向调压室是一种适合长距离输水工程选用的水锤防护设施，在事故停泵后补给水系统管道内压力降低管道负压值时，及时向系统补水，从而有效防止“弥合水锤”。特别是箱式双向调压塔结构简单，造价低廉，运行方便可靠。
关键词：调压塔；箱式双向调压塔；水锤；长距离输水管道
1 引言
由于我国水资源分布的不均衡性，导致北方水资源匮乏，远距离调水成为解决北方缺水的主要途径。长距离调水工程一般都有长的线路、高低交替变化的复杂地形特征，线路中会出现若干高点或局部高点。当水泵突然断电后，水泵不再向管道输送动力，水泵出口压力首先会快速降低，管道中水压力会产生波动。由于水的弹性较小，在线路的“驼峰”及“膝部”会产生管道内水柱被拉开的现象。如果不对长距离输水系统采取合适的调压措施，管道就会发生严重的水锤而破坏。当管道压内振荡的水柱向一起靠近，碰撞在一起就会产生巨大的能量，这种现象就叫“弥合水锤”，会破坏供水管道和设备。
“弥合水锤”的发生是有条件的，只要能破坏其产生的条件就可以有效地防止管道发生“弥合水锤”。因此防止“弥合水锤”发生的措施都是从阻止管道发生水柱分离的现象入手，一般工程中常采用的措施有普通调压塔、压力罐、箱式调压塔、单向调压塔等。当管道内压力下降时，调压塔中的水就会向管道内补充，防止管道中水柱被拉断，这样就阻止了“弥合水锤”的发生。
长距离输水管线中的“弥合水锤”要采取合适的防护措施，以确保输水管道的安全，对任何可能发生“弥合水锤”的管道工程都需根据实际情况采用合适的措施，防止“弥合水锤”威胁输水管道的安全。
本文通过对几种调压塔的比较，并结合工程实例，介绍一种结构简单、造价低廉、适应性广泛的调压设施—箱式调压双向塔，这种调压设施已在众多输水管道工程中得到应运，运行效果很好。
2 调压塔的型式及工作原理
2.1简单调压塔
简单调压塔为一圆筒形塔式建筑物，塔筒自上而下具有相同的断面，结构简单，底部不设阻抗，对反射水击波的效果良好，而在输水管道正常运行时，与输水管道联接处的水头损失比较大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但当泵站负荷变化时，调压塔中水位波动的振幅较大，衰减速度慢，所以调压塔需要有较大的容积。
2.2单向调压塔
筒单向调压塔是一种顶部是敞开，具有自由水面的钢筋混凝土圆筒结构。在调压塔与输水管道之间布置有进水管道和出水管道，出水管道上装有逆止阀，防止水流从输水管道流向调压塔室，进水管道上安装有液位控制阀，控制调压塔内进水量及水位。单向调压塔一般设置在靠近泵房的地方或根据需要设置在某个局部最高点。在正常运行期间，调压塔内的自由水面低于与调压塔相连的输水管道处的压力水头，但由于有逆止阀的存在，输水管道中的水流不能进入调压塔室。线路发生水锤后，输水管道中水压力下降过低则水体发生汽化，管道内的压力低于调压塔室内水位，逆止阀就自动打开，向输水管道内充水，防止管道内水体拉断产生弥合水锤或压力过低产生负压。调压塔在输水管道正常运行时，由液位控制阀控制调压塔室内补水的水位。
2.3箱式双向调压塔
箱式双向调压塔是一种钢制的压力平衡式调压设备，通过活塞平衡近道与箱内压力，活塞上部承受箱内水体的压力，活塞下部承受管道的压力，活塞上部箱内水体的面积大，下部受管道压力的面积小。管道正常运行时，管道内压等于或小于其最大设计水压，活塞上部水体总压力大于或等于管道对活塞下部的总压力，活塞上、下压力平衡静止不动，活塞被压在阀座上，保持活塞与阀座间是密封的。
管道发生水锤时，管道内压大于最大设计压力，管道对活塞下部的总水压力大于上部水箱内水体对活塞总压力，活塞向上运行，管道内水从活塞上的导流孔流进活塞上部的水箱，从水箱溢流管流出，因此起到泄放管道水压的作用；管道内压力恢复正常后，活塞向下移动复位，封住阀座防止管内水体外流；当管道内压力降低时，活塞下部的单向密封板开启，箱式调压塔活塞上部箱体内的水进入管道，弥补管道可能出现的断流空腔，达到防止断流弥合水锤的发生。
2.4压力罐
压力罐是由贮水囊和气罐两部分组成，利用罐内空气的可压缩性来调节罐内水量并使之保持所需要的压力的设备。压力罐采用隔膜将水、气分开，水在橡胶囊内部，水囊外部与罐体之间预充惰性气体，一般为氮气。这种压力罐水、气分隔，没有气溶于水的损失问题，可一次性充气，长期使用，不必设置专门的空气压缩设备。
压力罐一般安装在水泵之后的输水管道上，与输水管道直接相连。水泵启动后，向橡胶水囊内充水，使水囊内水体压缩罐内气体，气体受到压缩后，压力增高。罐内压力与管道压力平衡时，气体不再压缩。当管道压力降低时，压力罐内气体膨胀，将罐内水体压向向管道，防止水锤或管内负压的发生。
3调压塔的性能及适应性
3.1简单调压塔
①钢筋混凝土圆筒形，结构简单，塔体与管道之间无任何控制性设备，安全可靠，防水锤效果好。
②调压塔内水面自由，水面波动大，塔体高度受管道水压控制，管道压力大调压塔高度大，建筑结构工程量大，要求地基承载大，因此，简单调压塔适用于低水头输水线路。
3.2单向调压塔
①塔体高度不受输水线路管道压力控制，塔体高度小，对地基承载力要求低，布置灵活，适应性强。
②单向调压塔进、出水管道都安装有控制闸阀，特别是出水管道上的逆止阀自动打开的灵敏度，对防水锤效果影响较大，灵敏度高防护效果好，灵敏度差则防护效果差，当逆止阀灵敏度变差后可能会对管道的防护作用失效，且在工程运行过程中，其灵敏度变化不易发现。
3.3箱式双向调压塔
① 钢制结构，工厂化生产，进、出水管道采用同一根管道，且没有控制闸阀，不存在闸阀拒动等问题，使管道补水迅速及时，安全程度大幅度提高。
② 塔体高度小，对地基承载力要求低，布置灵活，适应性强。
3.4压力罐
① 动作灵敏，反应迅速，对管道各种水锤都有良好的防护效果。
② 压力罐为一整体高压设备，制造工艺要求严格，容积一般不大，费用相对于单向调压塔及箱式双向调压塔费用较高，且压力罐运行维护管理要求高。
论文作者:李存仓
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/24
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