1、消減富余能量

當(dāng)供水系統(tǒng)在較小流量下運(yùn)行時(shí)，重力流輸水管路就有富余能量，在安裝水用減壓閥的系統(tǒng)中富余能量的大部分由水用減壓閥自動(dòng)消除，使管路末端壓力減輕，其原理如圖1 所示。

圖1 安裝水用減壓閥前后輸水管壓力線示意圖

圖1 中A1 為不安裝水用減壓閥時(shí)的靜水壓線，A2為不安裝水用減壓閥流量最大時(shí)的測(cè)壓管水頭線，如果管道上安裝的是減壓恒壓閥，其出口壓力調(diào)節(jié)與不裝水用減壓閥時(shí)的水頭線重合，則A2 也是安裝水用減壓閥后最大流量時(shí)的測(cè)壓管水頭線，即水用減壓閥在此流量時(shí)不減壓，亦不耗能。A3 為較小流量時(shí)不安裝水用減壓閥時(shí)的管道壓力線，可見末端管路此時(shí)壓力較大。B2是安裝水用減壓閥后且流量較小時(shí)末端(即水用減壓閥下游)管道壓力線(可見壓力不大)，B1是安裝水用減壓閥后的靜壓線，可見它遠(yuǎn)小于不裝水用減壓閥時(shí)的靜壓線A1，故安裝水用減壓閥可減少管道漏失水量，也有利于管道安全運(yùn)行和降低維修成本。

2、消減關(guān)閥水錘

重力流輸水管道因閥件及管道接頭等漏水、管道爆裂、下游系統(tǒng)正常保養(yǎng)等原因需停運(yùn)時(shí)，是應(yīng)關(guān)閉管道上游進(jìn)水閥門還是最下游出水閥門，目前仍頗有爭(zhēng)議。前者優(yōu)點(diǎn)是有利于防止水錘破壞，缺點(diǎn)是管道完全放空，再次啟動(dòng)充水也極困難和危險(xiǎn)，且費(fèi)時(shí)很長(zhǎng)；后者保持管道滿管水流，再次運(yùn)行開閥即可，極為方便，但易產(chǎn)生關(guān)閥水錘。實(shí)際運(yùn)行時(shí)是絕大多數(shù)采用關(guān)下游出口閥門的方法。結(jié)合圖2說(shuō)明關(guān)閥過(guò)程中水用減壓閥的水錘防護(hù)作用。

圖2 輸水管有無(wú)水用減壓閥時(shí)關(guān)閥壓力振蕩曲線示意圖

由圖2 可見，不安裝水用減壓閥的靜水壓線為H，而壓力振蕩值為△H，而安裝水用減壓閥后的管路末端靜水壓力線為H’，壓力振蕩值為△H’。

對(duì)于重力流輸水管，關(guān)閥過(guò)程中的流量變化公式如下:

式中 H——重力流輸水管道總作用水頭

Q——重力流輸水管道內(nèi)流量

A——管道比阻

L——管道長(zhǎng)度

D——管徑

ζ——末端閥阻力系數(shù)

設(shè)關(guān)閥前阻力為ζ0，最大設(shè)計(jì)流量為Q0，則在關(guān)閥過(guò)程中流量為:

由于閥門阻力系數(shù)ζ在勻速關(guān)閥過(guò)程中不是均勻增加的(一般是在關(guān)閥的前60°~ 70°增大不多，對(duì)流量Q減少也不大，但在以后的20°~ 30°則突然增加)，故極易造成很大的關(guān)閥水錘。由式(2)可見，管道長(zhǎng)度L越大，ζ值對(duì)流量的影響越小，越易造成最后突然關(guān)閥時(shí)的△H 最大。而加裝水用減壓閥后L值僅為水用減壓閥后的管段，故L 值變小， △H’亦減小。

由此可見，重力流輸水管安裝水用減壓閥對(duì)水錘防護(hù)作用極大。

例如: 我國(guó)西北某電廠補(bǔ)給水管的壓差H=1050 kPa，管徑為800 mm，加裝水用減壓閥前計(jì)算關(guān)閥水錘升壓達(dá)3400kPa，采用水用減壓閥后計(jì)算最大水錘升壓僅為790kPa，可見作用顯著。