摘要：阿尔及利亚INSALAH-TAMARRASST水管道为EPC国际总承包项目。在国际EPC项目实施过程中设计是整个项目灵魂，成功抓住设计是项目盈利的重要前提。为控制总造价减少沿线泵站的设置，我单位在前期设计过程中对现场充分踏勘调研，进行详细的水力计算，利用现场地势高差将首端水池-SP1泵站管段采用重力流、SP1-SP2管线高点设置排气井来化解长距离输送带来的水头压力不足的难题，为项目节省了造价创造了良好的经济效益。
关键词：EPC；重力流；水力计算；排气井；
0 引言
阿尔及利INSALAH-TAMARRASST 水管道项目位于阿尔及利亚南部撒哈拉地区，由于常年受非洲大陆吹向海洋的干燥信风和下沉气流的影响，形成了典型的热带沙漠气候区，终年炎热干燥，夏季温度可高达55摄氏度以上，夏季均温在29度左右，昼夜温差极大，春、夏、秋三季都极为炎热，只有冬季时比较温和，在15度左右，年降水量不超过150毫米，有不少地区是久旱区，常年不见降雨。为缓解南部省会城市TAMARRAST饮用水紧缺的问题，阿尔及利亚政府投资建设输水管道将INSALAH丰富的地下水输送到TARMARRAST省城以改善当地的用水状况。该项目由阿尔及利亚水司投资建设，造价8.3亿美金。项目起点INSALAH镇终点TAMARRAST省全长800公里，管径DN1400-DN700，管道设计压应力PN40，沿线设5座泵站。在设计阶段需对整个管线系统流体流态进行计算。
1.概述
4607/2522a计算书介绍的是涉及恒定状态下详细草案的水压设计。有关过渡状态，本计算书仅限于设计原理。
a）由柴油电机驱动带离合器的泵，可以平稳进行正常启动和停机。从而，减小了一台泵突然意外停机的危险，但是，两台泵同时突然意外停机的危险仍不易消除。
b）现场测量结果不允许在泵输送较短管段水流后连接较长的重力流动管段。泵送水流管段长度不得采用惯性或空气压力下的防水锤罐等传统解决方案。
c）对管道的主要保护措施通过三效排气阀和弹簧阀给予保证。如泵突然不平稳停机，空气和灰尘从高点处的排气阀中进入，可以接受。
d）如泵突然遇到不平衡停机，运行人员通过人工操作排空进入高点处的空气，再随着对水库水位的控制逐渐加速。
过渡状态的水压设计是根据ISO9001中Flowmaster2软件中的模型进行的。
2.模拟范围
重力流变段尺寸应考虑，额定流量运行后水库两个进口同时关闭的情况。
泵水流动段应考虑，一台以额定流量向管道输水的泵发生瞬时停运的情况，这种情况极少出现，比如，电动机组曲轴或倍增器发生断裂。
不涉及管道爆裂情况。高点周围负压的排气阀的尺寸过大会导致强烈的喷射泄露：排气阀的大量进气造成强流量。一条管的爆裂必然会造成第二条损坏。产生爆裂的管道周围高点要起到机械保险作用。
两个构筑物之间的每一管段模型应该遵照水压计算书4607/2522中确定的内径。长度可扩大100m，只有高低点应按照模型。通过对隔离阀的关闭对泵的突然停运建立模型。
用第一近似法，1000m/s的均匀的传送速度。这一数值适用于钢制焊接管。对于管道的备用材料，这一数值则相对校低。PRV介绍了更低的传送速度，因此较小的压力变化是符合流量要求的。
每一高点安装一个DN200三效排气阀。
3.对相关结果、现象的通用解释
给出的计算结果是对可能发生事故的管道内的极端压力的预估。
由于泵的突然停运，管道内水柱的动能转化为潜在的压力能。从泵起形成一个负压波，并传播到第一高点。如果第一高点在负压波的影响下，压力降至大气压以下，打开排气阀，让空气进入，将负压波一分为二：一个负压波泵送至高点之外的水库，另一压力的反向波从高点返回至泵。
实际上，我们观察到压力在进入高点前已降至大气压以下。计算结果是对高点前第一个保护性排气阀的定位。从这一点起，每隔5米海拔高度安装一个排气阀。同样情况下，高点后每隔5米海拔高度安装一个排气阀，直至过渡状态的最小压力回升至大气压力。
关于高压，我们已注意到受排气阀进入空气的影响，反向波的减缓造成过渡状态的最大压力稍高于额定运行压力。我们证实这个压力是符合通常确定标准的。随压力等级转变而安装的防水锤阀是一个正式的预防措施。在空气大量进入波回送时，这些阀开始运行，但用现有软件很难确定模式。
重力流量段关闭运行阀会导致从防水锤阀排水或从溢水管口处漫水。因此要限制阀门流度。我们选择合理的时间段（60分钟）关闭阀门。提升管道压力限制通过阀进行排水。
4.顶部水库-SP2分管段结果
4.1 顶部水库与SP1间的重力流动段
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图1：重力流动管段计算模式
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图2：重力流动段流量中断模式
图1显示本管段的图示。
图2显示了所使用的关闭定律模式。Monovar水位调节蝶形阀，应有一个专用的传动装置避免操作完后发生突然关闭。
图3显示了管道标高和60分钟关闭段内极端压力相符合的水压测量线的重合。排气阀关闭。
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图3：重力流动段极端压力估算
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图4：SP1与SP2之间管段的计算模式（SP1：305m sm）
4.2 SP1与SP2间的泵水流动段
图4显示管段示意图
设计过程中考虑到高点处只有一个排气阀的计算模式，显示了管道标高和与最小过渡压力重合的水压测量线的细节。在PK70管段高点周围（输水段PK284）和泵站前几公里处加强排气是必要的。结果的总体介绍
图表采用曲线横坐标为整个输水系统显示：
a）原始土壤的NGA标高
b）永久运行中可采用的最高压力的140%来计算的试验压力测量线。
c）如上详细所列的过渡状态下最大压力测量线。
d）如上详细所列的过渡状态下最小压力测量线。
e）加强排气区。估计，除高点处排气阀外还应安装约60排气阀。
在恒定状态下可采用的最大压力相对于2006年5月19日的4607/2522计算书中的压力已作了调整，以保证试验压力在各处都高于过渡状态下的最大压力，并避免在高点处减小的压力长度的不足。
5.结论
PK0-SP2管段采用排气阀进行保护的概念在排气阀很少开启的情况下可以接受。
每一压力等级过渡段都安装防水锤阀。调节这些阀门以接受永久运行中所采用的最大压力，但不决定管道安全。这一计算将根据管道实际特性和管固定情况重复进行。
论文作者:王浩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/16
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