供水调度中的阀门调节应用

摘 要：城镇集中供水是城市持续运转及发展的基础，供水调度的意义在于保持城市供水管网安全稳定经济地运行，因此调度工作在供水系统中起着非常重要的作用，加强和提升调度管理水平对于供水企业而言显得非常迫切。调度的方式有多种，其中通过对供水管网的阀门调节是一种有效的调度手段，对此本文结合应用实例向读者做一介绍。

关键词：供水；调度；阀门调节

中图分类号：TU731.5文献标识码： A 文章编号：

一、阀门在供水管网中的作用

供水调度是水厂和供水管网协调运行的中枢，在日常调度工作中，值班人员根据管网的用水情况变化，及时调整各水厂的运行机组数量、出厂水压或水量，从而保持管网的均衡稳定，满足服务压力需求。同时对管网阀门的管理也是调度工作的重点之一，当管网出现漏水需要抢修或是施工碰头需要停水时，需通过阀门的关闭止水以满足作业需要；另外在解决管网供水服务压力不均，平衡管网压力时，调度部门可以凭借经验和依据水力模型模拟结果，实施对管网重要阀门调节，实现调度意图。

供水阀门是管网输配系统中的控制部件，阀门的种类从最简单的截止阀到复杂的调流调压阀，品种和规格很多，供水管道上常用的阀门有闸阀和蝶阀。阀门在供水管网中的使用数量非常大，口径不一，但其作用大体相同，具有截止、调节、导流、防止逆流、稳压等功能，通常供水管网中的阀门主要在停水时起到截止的作用，本文中介绍的工作实例谈及的也是阀门的调节作用。

二、阀门调节的条件、原理

通常供水业内均认为在供水管网运行中的所有阀门需要全部开展，以便于水流能够无障碍地流动，减少水头损失。但在实际管网运行中，由于存在地势高差原因、管道布局不合理原因、用水不均匀原因，需要有意识地改变阀门的开度，甚至要人为地关闭管道，改变水流的自然流向，以达到调度的目的，因此实际工作时阀门调节也是供水调度管理常采用的有效手段。

阀门的开闭对过水量是有影响的，按流量特性可划分为直线、等百分比（对数）、抛物线及快开四种。以管网中常用的蝶阀和闸阀为例，理论上，蝶阀一般不用做调节水量，如需要做调节用，可以在开度很小的情况下才起到调节作用，可以归为快开型，而快开型的特性曲线如下图：

依据阀门的特性曲线，当调节阀门中挡板的开度时，过水断面面积也发生改变，从而产生水流流速、流量、水损的变化，甚至是水流通断的改变。在实际运行中，开度在30%以内，蝶阀的调流作用变化明显，因此调节作用也主要是在这一阶段实现的，换句话讲：在这一阶段阀门调节敏感，效果明显。阀门过水能力变化后，将对阀门上、下游的供水条件引起变化，即在保持供水总量基本平衡的基础上，实现分流或整流，这类似于对交通流量的管理，通过限流、分流、断流实现车流量的合理分配，缓解拥堵。供水管网中的阀门调节也是运用此原理，通过对阀门的有效调节，引导水流重新调整，改变水流方向或是流量，从而实现管网均衡，这对于降低高压区域风险和缓解供水低压区水压不足都有现实意义。

阀门调节的手段在实际实施过程中，需要具备一定的条件，如：调整阀门前要熟悉所调整的供水管网布局和连通情况，在对管道流向、压力分布等参数分析研究的基础上，确定改变管网水流的方法；通过对现场操作人员下达操作指令或是直接通过管网遥控阀门操作，实施阀门调节，明确任务完成的时间和开度等要求；操作人员在调节同时要对调节阀门两侧进行测压，验证效果，甚至还需要反复调整；调整后，管网的变化会有明显变化，由于管网面积大，联动效果滞后等，产生的效果及影响还需要经过若干时间的验证，调度人员需要通过热线客服系统的用户来电，随时收集掌握调整涉及区域内用户的用水及投诉情况。下面详细介绍在供水管网调度工作中应用阀门调节实现均衡管网运行的实例。

三、管网调度中阀门调节手段的具体应用

我公司所在的Z市处于我国中部丘陵和平原交界，市区地势呈现西高东低走势。在城市的西郊、北郊、东郊分别建有四座水厂，水厂的布局是根据建设时期城市发展需要依次建设的，西郊的S水厂是骨干供水厂，所在地理位置和地势也最有利，与其余三个水厂地面标高相差20-30米。各水厂均有各自成熟的供水区域，区域间的管道互联。在供水调度中，如果不采取限制措施，管网中的阀门全部开展，S水厂的水势将挤占其余的水厂，使得其它水厂的供水受限，甚至造成有的水厂水泵不出水，同时也会出现局部管网压力升高，水厂能耗增加。另一方面由于S水厂的水量向地势低的区域汇集，水厂原供水区域的部分管网水压下降，用户正常用水受到影响。因此调度部门在实际的管网管理中，对各水厂交界处的连通阀门进行调节，以实现城市东西区水压的平衡。

市区中各水厂的供水区域我们是按照水厂供水能力，并结合铁路、河流等天然分隔物进行划分的。由于在过铁路、过河道铺设供水管道非常困难，通常仅有几条主干管道穿铁路河道，因此调节和限制这几个主干管道阀门就可以将水厂供水区域划分开，调度通过阀门的调节可以实现水厂间流量的配给互补，均衡管网运行。分区流量计的设计也是按照这一原则提出和实施的。

在实际调度工作中，我们坚持对水厂供水区域之间连通的几个骨干管道阀门采用质量好的阀门，对供电条件具备的阀门改造成遥控电动阀门（采用380伏动力电源），通过无线通讯（无线电台或3G通讯技术）实现在调度室远程自动调节控制。阀门的调节时，参考阀门盘上的开度指示、水厂流量计变化、管网中的分区流量计变化、管网测压点的变化。操作时，对于遥控阀门由调度人员设定阀门的开度，通过计算机下达指令，根据管网流量、压力的变化判断调节的效果。对于没有实现遥控的阀门，我们在研究管网调整的需求后，通过内部网络给管网维修单位下达工作任务单，限定在何时、何处调整阀门，调整的阀门开度或摇柄的调整圈数。操作人员接到任务到现场后，与调度人员联系。开始操作时，双方配合，在操作的同时或停歇后，通过流量和压力的变化确定阀门调节的效果。

每次调节任务的确定和下达，都要有详细的记录，对于管网维修单位通过内部的工作任务单核算工作量。调度要记录的内容有：下达阀门调节的目的、调节的时间、阀门所在位置、阀门调整的量、阀门调整后的状态、现场操作人员等，在记录中还应当将调整前后相关水厂出厂流量的变化、管网相关测压点的压力变化及时补充。调整后的一段时间内，通过客服热线的系统查询了解用户的用水变化情况，以作下一步的判断。

例如近几年Z市的供水需求增加迅速，预计在今年高峰供水阶段，S水厂的供水超负荷，而F水厂还有富余，为了满足管网用水需求，最大限度的供水，需要将西北部的F水厂的供水潜能发挥出来。S水厂和F水厂相连，如果能将F水厂供水能力增加，适当分担S水厂的供水任务，可以让S水厂更多的能力向西南东南缺水厂的区域补给供水。

按照这个要求，调度人员分析了两个水厂连通的管网情况，找出影响两个水厂供水关系的三处阀门，根据水力模型模拟，在不同的调整方案中对比管网的影响效果，最终选择关闭两个水厂连接的东西两侧阀门，由中间位置的遥控阀门进行调节，该趟DN800供水管道上安装有遥控阀门，在阀门北侧1公里处装有分区流量计，遥控阀门及流量计上均装有测压点，S、F水厂均有出厂向交接区域去的管道及流量计，这些条件为阀门调整奠定了基础。我们进行了试验，在遥控阀门全部开展及关闭过程中，监测流量及压力变化，通过核算确定遥控阀门最终调整为开度8%，满足了S水厂水量减少，F水厂水量增加，管网压力没有大的波动的目的。随后我们让客服热线中心密切注意阀门调整后是否有用户水压不足的投诉。经过近一个月的观测和比较，管网均衡及水厂间供水量的变化达到了预期目的。

四、结束语

经过几次具体实施管网阀门调节的实例，我们初步掌握了管网阀门调节实现供水均衡这一调度手段，确立了从发现问题到分析制定方案到实施整个工作流程，这对于丰富和加强调度的工作手段，提升调度管理水平都有着积极的作用。下一步我们将继续总结经验，并在工作中推广应用。希望能够对同行有所参考。