静水压力超压保护方法与装置

摘要

本发明属于管道输水技术领域。一种静水压力超压保护方法，所述静水压力超压保护方法为：在地面高差方位上，根据水的可压缩特性和管道的尺寸参数，通过在所述管道中布设闸阀，对所述管道进行区段划分，在所述管道的各区段布设静压保护阀，并设定相应区段的所述静压保护阀的泄压阈值；在所述管道充水情况下，对所述管道各区段的闸阀关闭止水；根据各区段所述静压保护阀的泄压阈值，通过所述静压保护阀的泄水，使得该区段与上游区段之间形成空管段，实现水体断层，进一步实现高差方位上的静水压断层。一种静水压力超压保护装置，包括：管道、闸阀和静压保护阀。本申请能够针对静水压进行有效分段泄压，从而实现水体的分段不连续，避免了静水压的叠加。

权利要求

1.一种静水压力超压保护方法，其特征在于，所述静水压力超压保护方法为：在地面高差方位上，根据水的可压缩特性和管道的尺寸参数，通过在所述管道中布设闸阀，对所述管道进行区段划分，在所述管道的各区段布设静压保护阀，并设定相应区段的所述静压保护阀的泄压阈值；

在所述管道充水情况下，对所述管道各区段的闸阀关闭止水；

根据各区段所述静压保护阀的泄压阈值，通过所述静压保护阀进行泄水，使得该区段与上游区段之间形成空管段，实现水体断层，进一步实现高差方位上的静水压断层。

2.根据权利要求1所述的静水压力超压保护方法，其特征在于，还包括报警模块，其与各所述静压保护阀电性连接。

3.根据权利要求2所述的静水压力超压保护方法，其特征在于，在上游区段泄漏水，并使上游区段与下游区段的水体形成连续体时，静水压达到下游区段的静压保护阀的泄压阈值，则相应的静压保护阀排水泄压，重新使得水体断层，且报警模块提示检修上游区段的闸阀。

4.一种静水压力超压保护装置，其特征在于，包括：

管道；

闸阀，多个所述闸阀沿地面高差布设在所述管道中，并使管道形成区段划分；

和静压保护阀，对应设置在各区段的所述管道上；

当管道充水情况下，所述闸阀关闭，所述静压保护阀根据设定泄压阈值，通过泄水，实现地面高差方位上所述管道内静水压的断层。

5.根据权利要求4所述的静水压力超压保护装置，其特征在于，所述静压保护阀包括：壳体，其连通设置在相应区段的管道上；

密封座，其设置在所述壳体内；

和密封体，其与所述密封座对应设置，且在所述密封体与壳体之间设置有复位组件，当水压大于等于泄压阈值时，所述密封体与密封座分离，实现泄压放水；当水压小于泄压阈值时，密封体在复位组件的作用下与密封座贴合密封。

6.根据权利要求5所述的静水压力超压保护装置，其特征在于，所述密封座中部为中空的锥形腔，所述密封体为与锥形腔匹配的密封锥；所述复位组件包括：设置在所述密封体后部的导杆；

设置在所述壳体端部的后端盖，且所述导杆匹配滑动设置在所述后端盖上；

和复位弹簧，所述复位弹簧匹配设置在所述密封体与所述后端盖之间的导杆上。

7.根据权利要求6所述的静水压力超压保护装置，其特征在于，所述后端盖或与所述密封座后端对应的壳体上设置有泄水孔。

8.根据权利要求6或7所述的静水压力超压保护装置，其特征在于，所述后端盖上设置有调节衬套，所述导杆滑动设置在所述调节衬套内，且所述复位弹簧设置在所述调节衬套与密封体之间。

9.根据权利要求8所述的静水压力超压保护装置，其特征在于，所述调节衬套与所述后端盖螺纹连接；

或所述调节衬套匹配滑动设置在所述后端盖上，且在调节衬套与所述后端盖之间设置有锁紧螺栓。

10.根据权利要求4所述的静水压力超压保护装置，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括报警模块，通过所述控制系统控制闸阀的动作、以及报警模块的警示。

说明书

静水压力超压保护方法与装置

技术领域

[0001] 本发明属于管道输水技术领域，具体涉及一种静水压力超压保护方法与装置。

背景技术

[0002] 管道输水是利用管道将水直接送到目的地(如田间灌溉)，减少了水在明渠输送过程中的渗漏和蒸发损失。管道输水与明渠输水相比，具有输水迅速、节水、省地等优点，水的利用系数可提高到0.95；节电20％～30％；省地2％～3％；增产幅度10％。发达国家的灌溉输水已大量采用管道。

[0003] 保证管道运行和安全运行是必要的，同时供水均匀、压力均衡等是管道系统性能的主要指标，为达到管网供水均匀、压力均衡、系统安全等目的，目前采用的主要措施主要包括：压力(流量)调节器、进排气阀和安全阀等。

[0004] 现有的压力(流量)调节器大多是利用其进口的压力、通过减小过水断面面积等进行消能，从而起到减小其下游水压力，其根本是利用水流在流动过程中产生的局部和沿程水头损失，然而是水不流动是，由于地面高差等在管道中形成的静水压力是不可能通过上述减压装置消减多余的水压力，这也是城镇管网爆裂集中在夜间的主要原因之一。

[0005] 安全阀是保证管道在工作压力异常和出现事故时，对管道和设备主动防护的一种主要方法，在锅炉、等高压运行的管网系统比较普遍。安全阀的启闭件通常处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值的特殊阀门。安全阀属于自动阀类，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对管道的安全和系统运行起重要保护作用。但管道安全阀一旦工作(泄水)一般是破坏性的，无法保持管道的正常工作压力。

[0006] 因此，现阶段对于管道输水的压力控制存在以下问题：一是压力(流量)调节器只能是水流运动时起作用，水流静止时无法工作；二是安全阀一旦工作(泄水)一般是破坏性的，无法保持管道的正常工作压力。故在一些应用领域中，无法实现管道的压力的调节，存在较大的风险和隐患。

发明内容

[0007] 本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种静水压力超压保护方法与装置，其能够针对静水压进行有效分段泄压，从而实现水体的分段不连续，避免了静水压的叠加。

[0008] 为达到上述目的，所采取的技术方案是：

[0009] 一种静水压力超压保护方法，所述静水压力超压保护方法为：

[0010] 在地面高差方位上，根据水的可压缩特性和管道的尺寸参数，通过在所述管道中布设闸阀，对所述管道进行区段划分，在所述管道的各区段布设静压保护阀，并设定相应区段的所述静压保护阀的泄压阈值；

[0011] 在所述管道充水情况下，对所述管道各区段的闸阀关闭止水；

[0012] 根据各区段所述静压保护阀的泄压阈值，通过所述静压保护阀的泄水，使得该区段与上游区段之间形成空管段，实现水体断层，进一步实现高差方位上的静水压断层。

[0013] 根据本发明静水压力超压保护方法，优选地，还包括报警模块，其与各所述静压保护阀电性连接。

[0014] 根据本发明静水压力超压保护方法，优选地，上游区段泄漏水，使得上游区段与下游区段的水体形成连续体时，当静水压达到下游区段的静压保护阀的泄压阈值时，则相应的静压保护阀排水泄压，重新使得水体断层，且报警模块提示检修上游区段的闸阀。

[0015] 一种静水压力超压保护装置，包括：管道；闸阀，多个所述闸阀沿地面高差布设在所述管道中，并使管道形成区段划分；和静压保护阀，对应设置在各区段的所述管道上；当管道充水情况下，所述闸阀关闭，所述静压保护阀根据设定泄压阈值，通过泄水，实现地面高差方位上所述管道内静水压的断层。

[0016] 根据本发明静水压力超压保护装置，优选地，所述静压保护阀包括：壳体，其连通设置在相应区段的管道上；密封座，其设置在所述壳体内；和密封体，其与所述密封座对应设置，且在所述密封体与壳体之间设置有复位组件，当水压大于等于泄压阈值时，所述密封体与密封座分离，实现泄压放水；当水压小于泄压阈值时，密封体在复位组件的作用下雨密封座贴合密封。

[0017] 根据本发明静水压力超压保护装置，优选地，所述密封座中部为中空的锥形腔，所述密封体位于锥形腔匹配密封锥；所述复位组件包括：设置在所述密封体后部的导杆；设置在所述壳体端部的后端盖，且所述导杆匹配滑动设置在所述后端盖上；和复位弹簧，所述复位弹簧匹配设置在所述密封体与所述后端盖之间的导杆上。

[0018] 根据本发明静水压力超压保护装置，优选地，所述后端盖或与所述密封座后端对应的壳体上设置有泄水孔。

[0019] 根据本发明静水压力超压保护装置，优选地，所述后端盖上设置有调节衬套，所述导杆滑动设置在所述调节衬套内，且所述复位弹簧设置在所述调节衬套与密封体之间。

[0020] 根据本发明静水压力超压保护装置，优选地，所述调节衬套与所述后端盖螺纹连接；或所述调节衬套匹配滑动设置在所述后端盖上，且在调节衬套与所述后端盖之间设置有锁紧螺栓。

[0021] 根据本发明静水压力超压保护装置，优选地，还包括控制系统，所述控制系统包括报警模块，通过所述控制系统控制闸阀的动作、以及报警模块的警示。

[0022] 采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

[0023] 本发明结构设计合理，采用设置静压保护阀，同时通过下端泄水，进口止水的方式，使得连续的水体实现分段，进而避免了水体的静水压的叠加，实现了静水压力消减难题，此外能够进一步的使得管道的使用寿命得到提高，避免管道爆管破裂。

[0024] 针对本申请所要解决的问题，其通过对静压保护阀的结构设计，能够实现多功能、重复动作的目的，结构简单，加工方便，降低了制造成本；并且具有便捷维护的性能，成本低。

附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

[0026] 图1为根据本发明实施例的静水压力超压保护装置的结构示意图之一，其示出了管道、闸阀和泄压阀的位置关系。

[0027] 图2为根据本发明实施例的泄压阀的结构示意图之一，其示出了泄压阀的一种具体结构。

[0028] 图3为根据本发明实施例的泄压阀的结构示意图之二，其示出了泄压阀的一种具体结构。

[0029] 图4为现有技术中管道内静水压的叠加示意图。

[0030] 图5为根据本发明实施例的静水压力超压保护装置的静水压分布结构示意图。

[0031] 图6为根据本发明实施例的静水压力超压保护装置的结构示意图之二，其示出了闸阀和静压保护阀的一体结构。

[0032] 图中序号：

[0033] 100 为管道；

[0034] 200 为闸阀；

[0035] 300 为静压保护阀、301为壳体、302为密封座、303为密封体、304为导杆、305为后端盖、307为复位弹簧、308为泄水孔、309为调节衬套。

[0036] H 为地面高差；

[0037] P 为相应位置的静水压大小。

具体实施方式

[0038] 为了使得本发明的技术方案的目的、技术特征和技术效果更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0039] 参见图1-图6，本申请公开了一种静水压力超压保护方法，具体为：

[0040] 在地面高差方位上，根据水的可压缩特性和管道的尺寸参数，通过在管道中布设闸阀，对管道进行区段划分，在管道的各区段布设静压保护阀，并设定相应区段的静压保护阀的泄压阈值；

[0041] 在管道充水情况下，对管道各区段的闸阀关闭止水；

[0042] 根据各区段静压保护阀的泄压阈值，通过静压保护阀的泄水，使得该区段与上游区段之间形成空管段，实现水体断层，进一步实现高差方位上的静水压断层。

[0043] 其中，其基于水的可压缩特性的基本原理是：

[0044] 水在常温下体积压缩系数为4.76×10-10m2/N,压缩系数乘以压力改变得到体积的相对变化。压力从0MPa上升到1.9MPa，水体积的相对变化约为-0.0905％。

[0045] 1立方米20℃的水在30MPa压力下，体积减小约1.346％。

[0046] 液体的体积随压强变化的规律可表示为：

[0047] V-VO＝β(p—p0)

[0048] 式中：p0为标准大气压强，VO为压强p0时液体的体积，β为液体的压缩系数，V为压强为p时的液体体积。

[0049] 20℃时，水的压缩系数βw＝4.5×10-100/Pa＝4.5×10-4/MPa,当压力在30MPa时，有：

[0050] △V＝βw(p-p0)＝4.5×10-4/MPa×(30-0.1)MPa≈0.01346＝1.346％。

[0051] 1m3的水在30MPa压力下，即体积减少了0.01346立方米。

[0052] 以长度为1.0km,直径300mm的管道为例，对应水体积为：

[0053] 1000*3.14*0.3*0.3/4＝1000*0.070＝70.65立方米。

[0054] 水在30MPa压力下，即体积减少了0.95立方米。也即是讲长度1.0km,直径300mm的管道泄水1.0m3后，其该管段的管首将与其上游段存在0.05立方米空间，即近0.71m的空管段，这样即便该管段上游闸阀漏水，也不会与该管段形成连续体，进而造成静水压力累加。

[0055] 利用上述水的压缩性，采用“下端泄水、进口止水”的方法，将连续的管道分段，防止了静水压分段累加，达到减小该管段静水压力的目的。

[0056] 各静压保护阀电性连接有报警模块，并由控制系统接收信号，当发生上游区段闸阀泄漏，使得上游区段与下游区段的水体形成连续体时，此时静水压出现叠加，静水压达到下游区段的静压保护阀的泄压阈值，则相应的静压保护阀排水泄压，重新使得水体断层，且报警模块提示检修上游区段的闸阀，如上游区段闸阀漏水不能停止，相应区段的静压保护阀重复泄水。

[0057] 本申请针对上述分段泄压方式，提供了一种静水压力超压保护装置，其包括管道100、闸阀200和静压保护阀300，多个闸阀200沿地面高差布设在管道100中，并使管道100形成区段划分；静压保护阀对应设置在各区段的管道上；当管道充水情况下，闸阀200关闭，静压保护阀根据设定泄压阈值，通过泄水，实现地面高差方位上管道内静水压的断层。

[0058] 本实施例具体的提供了一种静压保护阀的结构，其具体包括壳体301、密封座302和密封体303，壳体301连通设置在相应区段的管道上，密封座302设置在壳体301内，密封体303与密封座302对应设置，且在密封体303与壳体301之间设置有复位组件，当水压大于等于泄压阈值时，密封体与密封座分离，实现泄压放水；当水压小于泄压阈值时，密封体在复位组件的作用下雨密封座贴合密封。

[0059] 密封座中部为中空的锥形腔，密封体位于锥形腔匹配密封锥；复位组件包括设置在密封体后部的导杆304、设置在壳体端部的后端盖305和复位弹簧307，导杆匹配滑动设置在后端盖305上；复位弹簧匹配设置在密封体与后端盖之间的导杆304上，在后端盖305或与密封座302后端对应的壳体上设置有泄水孔308。

[0060] 为了进一步的能够起到调节作用，在后端盖上设置有调节衬套309，导杆滑动设置在调节衬套内，且复位弹簧307设置在调节衬套309与密封体303之间，调节衬套309与后端盖305螺纹连接；或调节衬套匹配滑动设置在后端盖上，且在调节衬套与后端盖之间设置有锁紧螺栓，通过调节调节衬套的位置，从而进一步的控制复位弹簧的压缩量，调整泄压阈值。

[0061] 如图6所示，为了进一步的提高整个设备的一体化性能，便于进行安装，其静压保护阀设置在闸阀的阀体上，且静压保护阀位于闸阀的下游段，从而实现静压保护阀与闸阀的联动控制,当闸阀漏水时，静压保护阀能够实现泄水，并控制相应闸阀关闭。

[0062] 为了实现整个系统的可控性，还设置有控制系统，其闸阀为程控阀，通过控制系统实现其关闭动作，控制系统中包含有报警模块，具体的为报警器，其与控制系统连接，报警模块用于检测静压保护阀的动作情况，并反馈检测型号，整个超压保护系统中，通过控制系统控制闸阀的动作，进而通过静压保护阀的自动动作、以及报警模块的警示，实现整个系统的可控性。

[0063] 除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

[0064] 上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。