1 工程概况
金钟水利枢纽引水配套工程的水源来自金钟水库和双溪口水库通过隧道与引水工程管道相连，包括输水干线、妈祖支线、莆田支线，具有口径大、距离长、压力高、管道新的特点。工程设计流量4.21m3/s，输水总长89.1km，总投资5.84亿元，其中输水干线设计流量44亿元。.21m3/s，管径1800mm，总长12.94km，从莆田市仙游县宝峰到盖尾，盖尾分为妈祖支线和莆田支线。妈祖支线设计流量2.34m3/s，管径1400mm，总长51.41km，从7个乡镇到莆田市湄洲湾北岸的母祖对台贸易城。莆田支线设计流量1.26m3/s，管径1000mm，总长24.75km，沿途经过华亭镇至新度工业园区。本工程为重力流水，管道主要采用新兴管道预应力钢管混凝土管(以下简称PCCP管道)，设计工作压力为1.2MPa、1.4MPa、1.6MPa与国内其他大型调水工程相比，工作压力高是国内罕见的。
2 调压调流阀配置
蒸汽腐蚀的直接原因是管道流体由于阻力的突变而产生闪蒸和空化。阀门调压调流通过可移动阀瓣与不移动阀座之间形成的节流窗口大小来改变阻力特性。当阻力突变时，很容易产生蒸汽腐蚀。当流体通过节流孔时，由于流量不变，过段变小，流量突然增加。根据流体能量守恒定律，流量增加，静压突然下降，当节流孔处的压力降低到流体的饱和蒸汽压力时，部分液体蒸发成气体，气泡在流束中形成。当出口压力仍低于饱和蒸汽压力时，气泡将保持在阀后，形成气体和液体共存的现象，即闪蒸。闪蒸后，随着过水段的增加，流量相应降低，阀后压力急剧上升。当阀后压力恢复到高于液体饱和蒸汽压力时，压缩闪蒸汽产生的气泡由圆形变为椭圆形，然后达到临界尺寸的气泡上游表面开始变平，然后形成突然爆裂，称为空化点。所有的能量都集中在液体饱和蒸汽压力上，形成巨大的冲击点上，形成巨大的冲击。
调压调流一般考虑设置普通阀门，蝶阀一般选用大口径管道。根据实际情况分析汽蚀系数δ不大于蝶阀的允许腐蚀系数δh选择成本高的调压调流阀，以避免严重的汽蚀。汽蚀系数计算公式如下：
δ=（H2 H）/（ΔP v/2g）≈（H2 10）/ΔP
式中：H阀后(出口)压力，m；
H饱和蒸气压差对应于大气压及其温度，
取H=10m；
ΔP阀前后压差；
δh允许蝶阀的汽蚀系数，δh=2.5。
如果δ＞2.5.如果选择蝶阀调压调流；δ≤2.5，选择调压调流阀。
金钟水利枢纽引水配套工程取水口水位变化为140.00166.23m，平均水位为152.8m，设计流量4.21m3/s。阀门的进口标高为109.5m，设计要求阀门出口恒压为128.2m，因此，阀门需要消能，工作压差最小为0.30MPa，最大为0.60MPa。从计算公式可以看出，H2=128.2－109.5=18.7m，ΔP=30-60m，δ=（H2 10）/ΔP=0.48-0.96＜2.5.因此，选择调压调流阀，避免严重的汽蚀。
参照北京自来水集团分钟寺压力调节站、辽宁省大伙房水库输水工程等国内其他水利调节工程，金钟水利枢纽引水配套工程选用活塞式压力调节阀。其工作原理如下：阀门驱动装置通过曲柄连杆机构驱动活塞状圆柱（以下简称活塞）在阀腔内轴向运动，改变阀体出口过流面积，调整压力和流量。活塞行程与管道内的水流方向一致，如图1所示。
图1 活塞式调压调流阀剖面图
水流进入阀内，绕过中间活塞，形成轴对称形状。无论活塞在哪里，阀腔横截面上的水流都是环形的，收缩到出口的轴上，以防止腐蚀，有效避免腐蚀和振动。活塞式压力调节阀循环能力高，开启度接近线性关系，蒸汽腐蚀和振动小。活塞式压力调节阀出口调节部件E、S、F、LH或SZ有四种类型的输水管道用于控流和调压S型、LH或SZ型。
为保证管道输水安全，金中水利枢纽引水配套工程输水干线起点和两条线出口设置活塞式调压阀，将压力控制在安全范围内，保证流量恒定。一般来说，设置在输水干线起点的调压阀主要起调压作用，稳定管道工作压力，保证管道安全，稳压塔不溢流，降低工程造价。相应的自动化控制以阀门前后的压力表压力信号为控制信号，调节阀门的开启度。出口设置调压阀，主要起调流作用，满足不同工况下流量永恒的要求。相应的自动化控制以流量计流量为反馈信号，调节阀门的开启度。
3 设置调压调流阀的技术要求
(1)管道要求。调压调流阀的开度需要依靠阀前压力传感器、阀后压力传感器或流量传感器将压力或流量信号传输到控制室，由控制室根据需要控制。要获得稳定的信号，需要阀前后的水流稳定。一般需要阀前直管段长度为35倍的管道直径长度。阀后由于调压调流阀，水流对撞产生旋流消能后，管道内会形成大量待爆炸的气泡。
(2)维护。调压调流阀结构复杂，出流孔小，重量重DN一个重达2800的调压调流阀t，一旦管道水中的杂物，如和塑料，一旦进入阀体，很容易堵塞阀腔和出口孔。需要设置进口孔，对压力调节阀进行一般维护，清除杂物，解决拆除压力调节阀后的问题。为了进行维护，需要在阀门前后设置一个蝶阀（蝶阀与压力调节阀之间设置进口孔），以切断上下游管道中的水。蝶阀与压力调节阀的距离应满足阀门前后直管的长度要求，以确保水流稳定，避免蝶阀的蒸发。
(3)设置方法。调压调流阀的设置方式与泵组相似，可并联设置多个阀门，其中一个备用。确定并联阀的数量和选择，以及流通能力Cv它是主要参数之一。调节阀的循环能力定义为：当调节阀完全打开时，阀两端的压差为0.1MPa，流体密度为1g/cm每小时流经调节阀的流量数，也称为流量系数。Cv值按下式计算：
式中：Q液体流量；ρ液体密度；ΔP阀门前后压差。
当流体为水流时，ΔP=1m左右是最经济的情况，Cv=Q设置，计算局部水头损失公式ΔH=ξv2/（2g）阀台的数量可以联合确定。当然，确定阀台数量也要考虑土建成本。选择流量系数Cv计=1.5Cv，压力调节阀的型号可以确定。压力调节阀台数量多，适应流量变化范围广。通过打开平台数量的变化，在保证流量的前提下，压力调节阀在最佳打开度下运行，降低了运行噪声，延长了使用寿命。当水库水位低于最小设计水位时，即不需要压力调节阀，为了最大限度地保持流量，压力调节阀需要完全打开，但阀头损失很大，然后需要设置超过管道，超过压力调节阀，超过管段设置蝶阀。当需要降压时，蝶阀关闭，超过管道，水通过压力调节阀。当无需降压时，压力调节阀关闭，蝶阀打开，水通过管道。
（4）与压力稳定塔的位置有关。压力稳定塔的设置是为了确保输水系统在各种运行条件下尽可能接近管道的工作压力，以降低工程成本。如果压力稳定塔设置在压力调节阀上游，必然要求压力稳定塔高度高于工程进水口的水位，一般会导致压力稳定塔高度高，增加工程投资，运行不便，因此压力调节阀设置在压力稳定塔上游。
4 结语
对于长距离重力流水管道，在水位变化大、工作压力高的情况下，一般设置压力调节阀。随着越来越多的长距离水调节工程的完成，压力调节阀将得到越来越广泛的应用。根据各种工程条件的要求，从特点、循环能力、腐蚀系数等技术参数分析计算，从适用性、先进性、成本等方面进行综合比较，合理选择压力调节阀，对保证水管道的安全、稳定、高效运行具有重要意义。
参考文献
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