文章编号:1006—2610(2019)03—0098—03
长距离输水管道系统自动化控制运行管理模式
李 燕 波 , 廖 摇 柯
(新疆水利水电勘测设计研究院,乌鲁木齐摇 830000)
摘摇 要:长距离输水管道在运行管理过程中难度大、存在隐患多,创建一套行之有效的管理模式已经迫在眉睫。 以
新疆某重力式长距离输水管道工程为例,阐述了该工程通过自动化控制方式下不同工况的运行管理方式。 提高了
工程运行管理效率,减少了工程事故率。
关键词:长距离;管道;自动化;运行管理
中图分类号:TV512摇 摇 摇 摇 文献标志码:A摇 摇 摇 摇 DOI:10. 3969 / j. issn. 1006-2610. 2019. 03. 026
Automatic Control Operation and Management Mode for Long-Distance Water Pipeline System
LI Yanbo, LIAO Ke
(Xinjiang Survey and Design Institute of Water Resources and Hydropower, Urumqi摇 830000, China)
Abstract: Operation management of long-distance water pipelines are difficult and challenging. It is extremely urgent to establish an ef鄄
fective management mode. Taking a gravity long-distance water pipeline project in Xinjiang as an example, the article expounded the op鄄
eration management mode by automatic control under various working conditions for the project which improved the operation management
efficiency and reduced engineering accident rate.
Key words:long distance; pipeline; automation; operation management
摇 摇 收稿日期:2018-05-14
摇 摇 作者简介:李燕波(1990- ) ,男,新疆博乐人,工程师,主要从事
水利水电工程规划设计等方面的工作.
摇 摇 随着中国城镇建设的不断发展,以及相关行政
主管部门对水资源宏观调配的不断加强,越来越多
的长距离输水管道项目开工建设
[1-2]
。 该类工程线
路长,取水建筑物、输水系统、消能建筑物等附属建
筑物多,其在运行管理过程中存在较多难题和安全
隐患,且目前国内 外尚 未形 成 统一的 运 行管 理 办
法
[3]
。 鉴于此,本文以新疆某长距离输水管道工程
为例,初步探讨该工程在运管过程中的自动化管理
模式,可为类似工程提供借鉴。
1摇 工程概况
该输水工程地处新疆某市县,分一、二期建设,
管线全长 78. 2 km,取水方式为渗管+渗水廊道,管
线首部高程为 2 320. 00 m,自取水口至输水主管末
端高差 约 920 m。 采 用 球 墨 铸 铁 管、 涂 塑 钢 管 及
PVC-UH 管、管径 DN1200 ~ DN500 mm,设计流量
1. 08 m
3
/ s。 该工程首尾地形落差大,沿线分水口多
达 11 处,加之管线横跨两市县,且取水建筑物及近
15 km 管道埋设于河道内,给后期的运行管理造成
较大困难。 鉴于此,结合现代工程安全监测技术的
发展趋势,本工程在管线施工过程中同步跟进自动
化控制
[4]
。
设计过程中为保证工程安全,按照地形走势及
沿线乡镇分水的压力需求,共设置 10 级调流消能阀
井
[5]
,其中地形落差大于 100 m 的消能方式为调流
消能阀后接消能井、调节水池,见图 1。 地形落差小
于 100 m 的采用调流消能阀在线消能
[6]
,见图 2。
本工程消能阀沿线布置详见表 1。
2摇 自动化控制简介
本工程管道自动控制系统由监控中心、LCU 现地
控制柜等组成。 通过 LCU 现地控制柜可在现场对阀
门进行操作,同时利用远程通信接口实现远程实时监
测和调度控制。 自动化系统具体可监测以下内容:各
工程管理
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 西北水电·2019 年·第 3 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
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阀门开度值、阀门限位状态、阀门工作状态(开启、停
止、关闭)、压力值、流量值、各水池水位值、电源总进
线电压值、控制方式选择开关(远程、检修、现地) 状
态、各个(开启、停止、关闭)按钮状态等
[7]
。
图 1摇 落差大于 100 m 的消能方式简图摇 摇 单位:mm
图 2摇 落差小于 100 m 的消能方式简图摇 摇 单位:mm
表 1摇 工程消能阀沿线布置表
桩 号
/ m
调 流 消 能
阀 名 称
管 材
长 度
/ m
管 径
/ m m
水 头
/ m
阀 前 压 力 表
最 大 允 许 值
/ M P a
1 5 + 8 0 0 . 00 1 号 调 流 消 能 阀
球 墨 铸 铁 管
球 墨 铸 铁 管
7 5 0 0
8 3 0 0
1 2 0 0
1 0 0 0
2 1 . 5 0 . 22
2 2 + 4 5 8 . 00 2 号 调 流 消 能 阀 钢 管 / 单 管 6 6 5 8 7 0 0 1 4 1 . 5 1 . 42
2 7 + 3 5 8 . 00 3 号 调 流 消 能 阀 钢 管 / 单 管 4 9 0 0 7 0 0 1 4 2 . 9 1 . 43
3 8 + 1 5 4 . 00 4 号 调 流 消 能 阀 钢 管 / 单 管 1 0 7 9 6 7 0 0 14 3 . 4 1 . 4 3
4 6 + 4 6 0 . 00 5 号 调 流 消 能 阀 钢 管 / 单 管 8 3 0 6 7 0 0 1 3 9 . 8 1 . 40
5 1 + 1 6 2 . 00 6 号 调 流 消 能 阀
钢 管 / 北 线
钢 管 / 南 线
9 3 8 7 0 0 6 2 . 3 0 . 62
绕 库 段
3 + 4 2 5 . 0 0
7 号 调 流 消 能 阀 钢 管 / 单 管 3 4 2 5 7 0 0 5 0 . 8 0 . 51
4 + 9 0 0 . 0 0 8 号 调 流 消 能 阀
钢 管 / 北 线
钢 管 / 南 线
8 4 4 9 7 0 0 7 9 . 7 4 0 . 80
1 2 + 7 5 0 . 00 9 号 调 流 消 能 阀
钢 管 / P V C - U H
钢 管 / P V C - U H
7 8 5 0 7 0 0 / 5 0 0 1 4 1 . 6 1 . 42
末 端 水 厂 1 0 号 调 流 消 能 阀
P V C - U H
P V C - U H
1 0 7 5 4 5 0 0 50 . 4 0 . 5 0
3摇 不同阶段工程运行管理模式
3. 1摇 初次充水或检修后运行阶段
初次充水或检修后运行前,必须仔细先检查取水
建筑物、沿线管道及各类阀井的运行情况,是否发生
破坏、消能井和水池内是否有杂物等。 对于阀门的检
查包括:淤 确保沿线调流消能阀、蝶阀、双向调压塔
前的检修蝶阀、泄水阀、分水阀、连通阀处于关闭状
态;于 确保沿线进、排气阀的检修闸阀处于开启状
态,进、排气阀可顺畅进气、排气;盂 确保沿线超压泄
压阀前的检修闸阀处于打开状态,超压泄压阀后的消
能湿井内水面低于排水管出口;榆 确保所有阀门及
伸缩节连接螺栓紧固、伸缩节安装长度为设计安装长
度。 对自动化的检查包括:淤 检查管道各压力传感
器是否安装完好;于 检查各电磁流量计、显示仪与电
源是否连接正确;盂 沿线浮漂水位尺是否安装到位
并可处于自由升降状态;榆 LCU 现地控制柜能是否
正常启闭阀门等。
3. 2摇 运管过程充水阶段
充水阶段,全程采用自动化控制进行操作和监
测。
(1) 打开取水建筑物首部检修电动蝶阀,以0. 2
m
3
/ s 的流量从取水口处向管道内充水,流量通过电
磁流量计进行监测。 待 1 号调流消能阀前压力达到
0. 22 MPa 时,说明该调流消能阀前管道全部充满
水,此时开启该调流消能阀,以 0. 2 m
3
/ s 的流量向
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西北水电·2019 年·第 3 期
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阀后消能井及调节水池充水,控制调节水池水深在
1. 2 ~ 3. 5 m 之间,打开水池后电动检修蝶阀,继续
向下游管道充水。 同时自动监测水池水深,当水深
小于 1. 2 m,立即报警并自动关闭水池后电动检修
蝶阀,防止水池拉空、管道内进气;水深大于 3. 5 m,
立即报警并自动调整取水建筑物首部电动检修蝶阀
开度,防止水池溢水。 依次类推,直至全线管道均为
满管运行。
(2) 如需增大流量,可自上而下依次调整每座
调流消能阀的开度,各处调流消能阀流量每次最大
增加 0. 1 m
3
/ s;按照上述方式,不断调整进口处蝶阀
和沿线调流消能阀开度,直至取水建筑物首部蝶阀
和沿线调流消能阀全开即达到现阶段最大引水量。
各分水管段的充水与上述充水方式相同。
3. 3摇 运管过程中自动化运行
正常运行过程中,自动化程序实时监测沿线调
流消能阀前后压力、流量及水池水位等。 各消能阀
前压力严禁超过表 1 中所列压力最大允许值,若超
过则自动化控制系统立即报警,并按设计要求自动
调整调流消能阀开度,同时启动相应泄水阀,管道保
护系统中的超压泄压阀及双向调压塔均可自动启
动,防止管道爆管。
沿线电磁流量计所监测的主管流量等于各分管
流量之和,该数据实现自动化监测。 若流量相差超
过 0. 02 m
3
/ s,自动化立即报警,并根据程序中预设
的水力学连续方程初步推断管道发生渗漏的管段,
方便运管人员及时检查抢修。 自动化控制系统通过
水位计监测末端水厂蓄水池水位,根据水位的变化
自动调整沿线调流消能阀的开度,正常运行工况下
可实现无人化管理。
3. 4摇 放空检修阶段
放空可分为全线放空和局部放空。 全线放空首
先自下而上依次关闭各调流消能阀,直至关闭取水口
处 1 号电动检修蝶阀,可分为 2 种情况:淤 根据用户
用水量将管道内存水供给水厂,避免水资源浪费;于
全线快速放空,各管段可自上而下依次开启各调流消
能阀、检修阀、泄水阀将管道内水排空
[8]
。 局部放空:
自下而上依次关闭各调流消能阀,直至关闭取水口处
1 号电动检修蝶阀,局部管段放空以 2 座消能控制阀
之间的管段控制,自上而下打开放空管段的泄水阀,
直到排干目标管段内的存水为止。
不论哪种放空方式,在开启泄水阀前,应核对阀
前静水压力,一般控制为小于 0. 5 MPa。 当阀前水
头大于 0. 5 MPa 时,开启放空段末端消能控制阀泄
除部分压力后再开启泄水阀。
3. 5摇 运行阶段检修
检修在管道放空后进行,主要检查管道取水建
筑物、沿线里程桩、管道覆土、阀门井是否发生破坏。
对所有阀门进行检修保养,检查管道沿线阴极保护
各参比电极、电压,若对管道失去保护,应查明原因,
及时补救。
阀门的检修:查看阀体、阀井底板、井壁有没有
湿水现象;若有,则说明该阀体关闭不严,记录后下
次充水时重点查看。
阀门的保养:松掉阀体进口处的伸缩节,检查阀
体内积聚的污物并清除、保养紧固螺栓,更换老旧垫
片、重新安装阀体并固定好伸缩节。 检修阀门后充
水时,应仔细排查所有阀井,严禁出现漏水现象。
4摇 结摇 语
综上所述,通过自动化控制手段,可有效提高工
程运行管理效率、减少工程事故率、实时监测引水情
况,及时排查事故发生地点,该管理模式可为类似工
程提供借鉴。
在工程运行过程中,还应注意以下几点:
(1) 管道运行过程中,必须满管运行,严禁出现
明满流交替的情况;
(2) 调节构筑物出水口易发生管道进气的部
位,水位异常时自动化监测一旦报警,运管人员应密
切关注系统调节情况,必要时手动调节;
(3) 若遭遇停电或自动化控制系统出现异常
时,运管单位可采用人工调节末端调流消能阀的方
式控制末端水池水位,沿线调节建筑物均有溢水保
护措施,可保证管道系统安全。
参考文献:
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