长距离双PCCP输水提水系统技术方案

本发明专利技术为长距离双PCCP输水提水系统，包含使用新型的同步对称换流阀或2组换向阀控制2条PCCP管路进行交替提水、排水的过程。本发明专利技术利用水锤波能量即流动压力内水瞬变流，实现从阀门处交替衔接水锤连续平稳往高处提水及往低处排水；提水过程充分利用上下游内水水能，总水能转换高于常规水锤泵的水能利用；通过提水与排水阀门开度之和恒等于全开,以及两提水阀门或两排水阀门开度之和恒等于全开的控制，避免事故水锤，保证设备安全运行；通过换流阀门组对双PCCP管提水、排水的同步切换，及双PCCP管弹性对称一致，获得两管内水上行正负水锤波的对称性，上行至分流井相遇湮灭，从而保护上游分流井及其更上游隧道。

【技术实现步骤摘要】
长距离双PCCP输水提水系统
本专利技术应用于大型水资源配置工程，长距离输水或跨流域调水引水中的提水工程。
技术介绍
提水技术就目前而言皆为电机内燃机以及其他动力输出驱动水泵提水，既有水锤泵技术利用水头差动水流速提水的应用虽然早已有之，但是就原理与实现途径以及可能的规模与提水能力完全不一样，且就提水能力与经济效益而言不可同日而语。本技术可推广应用于大型输水提水工程，这种研究不断成熟，并能够在工程中得以应用，是工程设计建设中具有突破意义的应用技术和理论创新。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题即在提供一种长距离双PCCP弹性管道输水系统，利用双PCCP管的内水换流交替产生时间上互相衔接的正水锤向高处连续平稳提水、同时向低处不间断平稳排水的技术方法，实现同时向下游较高处平稳提水以及向下游较低处控流输水的物理过程。本专利技术所采用的技术手段如下。本专利技术保护一种长距离双PCCP输水提水系统，包含F地的上游分流调压井或水源水库、S地的下游提水调压井、C地的排水汇流井，三地中间设置换流阀，所述上游分流调压井与换流阀间通过2个并行的PCCP管连通，该段为上游段，所述换流阀与下游提水调压井通过下游提水管连接，所述换流阀与排水汇流井通过下游排水管连接，其中S地的地势高于F地和C地的地势。所述换流阀为同步对称换流阀，其包含进水腔和出水腔，二者通过主隔离壁间隔开，该主隔离壁上设置有第一通孔、第二通孔、第三通孔及第四通孔，第一通孔与第四通孔对角设置，第二通孔与第三通孔对角设置；所述进水腔包含第一进水室和第二进水室，二者通过进水室隔离壁间隔开，第一进水室的入口为第一进水孔，出口为主隔离壁上的第一通孔和第二通孔，第二进水室的入口为第二进水孔，出口为主隔离壁上的第三通孔和第四通孔，该第一进水孔、第二进水孔分别与上游段的2个PCCP管连通；所述出水腔包含第一出水室和第二出水室，二者通过出水室隔离壁间隔开，第一出水室的入口为第一通孔和第三通孔，出口为第一出水孔，第二出水室的入口为第二通孔和第四通孔，出口为第二出水孔，该第一出水孔、第二出水孔分别与下游提水管、下游排水管连通；主隔离壁的进水室侧还设置有用于阻挡水流通过的4个可启闭挡门，每个挡门各对应一个通孔，所述挡门面积大于通孔面积。所述挡门通过滑动的方式实现通孔的启闭，主隔离壁内设置定子，每个挡门均内置有与所述定子对应的直线电机动子，并由直线电机定子驱动滑行按水锤节律开关。所述对应第一至第四通孔的挡门分别为第一至第四挡门，上排的第一挡门、第二挡门间隔设置，下排的第三档门、第四档门间隔设置，所述上排第一挡门、第二挡门与下排第三档门、第四挡门同步反向往复运动，交替阻挡第一通孔和第四通孔，或第二通孔和第三通孔。或者其中1个挡门不移动备用，另3个挡门以品字形或倒品字形同步同向往复运动，交替阻挡第一通孔和第四通孔，或第二通孔和第三通孔。使用如上所述的长距离双PCCP输水提水系统的方法，根据已知常数参数取值和方程组求得1/2水锤周期t所需时间t＝2L/a其中，K为水的体积弹性模量，g为重力加速度，γ为水的重力密度，E为管壁材料的弹性模量，D为管道内径，δ为管壁厚度，为声波在水中的传播速度，t为1/2水锤周期，L为上游段的长度；在换流阀的换流过程中，每隔1/2水锤周期t，第一通孔、第四通孔开启/关闭，第二通孔、第三通孔(关闭/开启，双PCCP管的提水、排水通路改变换流，往下游提水量与往下游排水量之比为(V－ΔV):(V－ΔV’)。当管道内水弹性速变ΔV’趋于0，则往下游提水量与往下游排水量之比趋于(V－ΔV):(V)。本专利技术还保护另一种长距离双PCCP输水提水系统，包含F地的上游分流调压井或水源水库、S地的下游提水调压井、C地的排水汇流井，三地之间通过2组并行的Y型PCCP管连接，每组Y型PCCP管的上游段连接上游分流调压井，下游的两个分支分别连接下游提水调压井和排水汇流井，每组Y型PCCP管的分流点设置三通换向阀,其中S地的地势高于F地和C地的地势。所述每个三通换向阀包含分别设置于Y型PCCP管2个分支入口的2个蝶阀。所述双PCCP输水距离水锤半周期大于组合阀切换换流时间2个数量级水平，双PCCP输水距离大于或等于10km。本专利技术所产生的技术效果：本专利技术的提水系统包括上游水源分流井、长距离输水强制水锤波段双PCCP管段、2套Y型三通换向阀或1套同步对称换流阀及其水锤波传感监控系统、提水井水位(或强制水锤)稳定控制之溢流口或提水井水位稳定优先传感控制变频提水机组、管隧道排水入溢流水体设施，通过按水锤半周期节律对阀门组同步开关实现内水同步换向换流，在双PCCP管内产生强制同步对称并在阀门处彼此衔接的正负水锤波，从而实现从阀门处水锤连续的平稳的往高处提水以及往低处排水。该系统提水不仅利用了换向换流分水枢纽上游段的水能，而且也可以利用分水枢纽下游排水段水能提水，即充分利用系统内水水能，因而总水能转换会高于常规水锤泵的水能利用。双PCCP管内水按水锤节律进行阀门组同步切换，使两管内水产生自阀门上行对称的正负水锤波；对强制水锤管段内水分别增压、提速；而对称的正负水锤波上行至分流井相遇叠加抵消湮灭，以保护上游隧道管道免受水锤波冲击。附图说明图1为本专利技术双PCCP系统的结构示意图。图2为本专利技术中的同步对称换流阀的立体示意图。图3A为主隔离壁M-M截面的4个通孔的示意图。图3B为进水室入口L-L截面的2个进水孔的示意图。图3C为出水室入口N-N截面的2个出水孔的示意图图4为主隔离壁上设置挡门的示意图。图5A至5D分别为采用同步对称换流阀的提水系统第一至第四1/4水锤周期的过程示意图。图6为另一种双PCCP系统的结构示意图。图7为图6中换流处三通Y型换向阀的结构示意图。图8A至图8B为采用2组三通Y型换向阀的提水系统第一至第四1/4水锤周期的过程示意图。图8A-1为图8A中的方框放大图。图8B-1为图8B中的方框放大图。图8C-1为图8C中的方框放大图。图8D-1为图8D中的方框放大图。具体实施方式本专利技术保护长距离双PCCP管道输水提水系统以及内置其中的新型换流阀。本系统包含F地的上游分流调压井1或水源水库、长距离双PCCP管路、2组三通换向阀或同步对称换流阀分别连通下游提水调压井2和排水汇流井3。F地的上游分流调压井1(特别是通过对其工作水位段扩径后)起到分流、调压、正负水锤波相遇抵消稳定水压的作用。长距离双PCCP管路为强制水锤波段，实现连续衔接的对内水的增压与提速。2组三通换向阀或同步对称换流阀与连通下游提水调压井2和排水汇流井3管隧道的连接方式，实现内水切换产生强制正负对称水锤，并实现向往高处提水以及低处排水。阀门组的水锤传感控制系统是对强制水锤波自阀门向上游PCCP管段始发及其反射回返进程进行内水流速、压力以及水锤波速的精确监测或实时传感，并据以对阀门组进行强制水锤半周期时点换流切换的精确控制。S地的下游提水调压井2，通过溢流口或变频电机提水井水位稳定优先的传感反馈控制，实现提水井水位即提水水锤的稳定。S地的地势高于C地且高于F地的地势，且F地的水位高程等于S地水位与C地的水位平均值再加上工作流速耗用(不含强制水锤)水头，强制水锤值约为S地与C地的高程差半值。如图1所示，上游分流调压井1与换流阀Y之间为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长距离双PCCP输水提水系统，其特征在于，包含F地的上游分流调压井(1)或水源水库、S地的下游提水调压井(2)、C地的排水汇流井(3)，三地中间设置换流阀(Y)，所述上游分流调压井(1)与换流阀(Y)间通过2个并行的PCCP管(81、82)连通，该段为上游段，所述换流阀(Y)与下游提水调压井(2)通过下游提水管(83)连接，所述换流阀(Y)与排水汇流井(3)通过下游排水管(84)连接，其中S地的地势高于F地和C地的地势。

【技术特征摘要】
1.一种长距离双PCCP输水提水系统，其特征在于，包含F地的上游分流调压井(1)或水源水库、S地的下游提水调压井(2)、C地的排水汇流井(3)，三地中间设置换流阀(Y)，所述上游分流调压井(1)与换流阀(Y)间通过2个并行的PCCP管(81、82)连通，该段为上游段，所述换流阀(Y)与下游提水调压井(2)通过下游提水管(83)连接，所述换流阀(Y)与排水汇流井(3)通过下游排水管(84)连接，其中S地的地势高于F地和C地的地势。2.如权利要求1所述的长距离双PCCP输水提水系统，其特征在于，所述换流阀(Y)为同步对称换流阀，其包含进水腔(10)和出水腔(20)，二者通过主隔离壁(3)间隔开，该主隔离壁(3)上设置有第一通孔(11)、第二通孔(12)、第三通孔(21)及第四通孔(22)，第一通孔(11)与第四通孔(22)对角设置，第二通孔(12)与第三通孔(21)对角设置；所述进水腔(10)包含第一进水室(101)和第二进水室(102)，二者通过进水室隔离壁(13)间隔开，第一进水室(101)的入口为第一进水孔(41)，出口为主隔离壁(3)上的第一通孔(11)和第二通孔(12)，第二进水室(102)的入口为第二进水孔(42)，出口为主隔离壁(3)上的第三通孔(21)和第四通孔(22)，该第一进水孔(41)、第二进水孔(42)分别与上游段的2个PCCP管连通；所述出水腔(20)包含第一出水室(201)和第二出水室(202)，二者通过出水室隔离壁(23)间隔开，第一出水室(201)的入口为第一通孔(11)和第三通孔(21)，出口为第一出水孔(51)，第二出水室(202)的入口为第二通孔(12)和第四通孔(22)，出口为第二出水孔(52)，该第一出水孔(51)、第二出水孔(52)分别与下游提水管(83)、下游排水管(84)连通；主隔离壁(3)的进水室侧还设置有用于阻挡水流通过的4个可启闭挡门，每个挡门各对应一个通孔，所述挡门面积大于通孔面积。3.如权利要求2所述的长距离双PCCP输水提水系统，其特征在于，所述挡门通过滑动的方式实现通孔的启闭，主隔离壁内设置定子，每个挡门均内置有与所述定子对应的直线电机动子，并由直线电机定子驱动滑行按水锤节律开关。4.如权利要求2所述的长距离双PCCP输水提水系统，其特征在于，所述对应第一至第四通孔(11、12、21、22)的挡门分别为第一至第四挡门(111、121、211、221)，上排的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何本才，苏艾丽，贾剑，司富安，吴剑疆，
申请(专利权)人：北京国岩华北技术检测有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11