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箱式双向调压塔 调压塔概述 在有压输水管道和水力发电有压引水管道中，为了防止水锤危害，常需设双向调压塔等水锤防装置。理论和大量的工程实际证明，双向调压塔在所有的水锤防护装置中是最有效、最可靠的，然而双向调压塔在工程应用中也存在一个致命的缺点，及其高度必须高于等于其设置处管道的最高水压线。 如果管道压力不高，则一般无需设双向调压塔，如果管道压力很高，最需设置双向调压塔，但此时水压线很高，故双向调压塔也很高，常可达几十米甚至数百米，这就使工程造价高昂，运行管理负担加重，与周围环境很难协调，构筑物本身安全也很难得到保障。 二、箱式双向调压塔工作原理 我公司与长安大学等科研生产单位联合开发的箱式双向调压塔就是普通双向调压塔的改进形式，它所具有的特点是：在水锤防护性能上几乎完全等同于普通双向调压塔，但高度可大幅降低，一般为4～10m即可，从而扩大了双向调压塔的使用范围，降低工程造价。 箱式双向调压塔的调压方式是在其活塞上部承受箱内水深的压力，活塞下部承受管道压力，活塞上部面积大，下部面积小，且其面积的比值根据箱式调压塔的水深即高度要求和管道内压的大小决定。在正常运行时，管道内压等于或小于其最大设计水压，活塞上部总压力大于或等于管道对活塞下部的总压力，活塞静止不动，被压在阀座上，并保持活塞与阀座间的密封。 当管道内产生水锤时，管道内压大于最大正常运行设计压力，管道对活塞下部的内水总压力大于水箱内水对活塞上部的总压力，从而使活塞向上运行，管道内水从活塞上的导流孔流进水箱，并从水箱溢流管流出，从而起到泄压的作用；当管道压力恢复正常，即等于或小于最大正常运行水压时，活塞下移复位，重新封住阀座不使管内水外流；当管道内出现负压时，活塞下部的单项密封板开启，使箱式调压塔内的水注入管道，消除可能出现的断流空腔，以预防和消除断流弥合水锤。 箱式双向调压塔之所以能把普通双向调压塔的高度降低，而功能保持不变，关键采用了上下不等面积活塞增压的原理。虽然箱式双向调压塔内的压强远小于管道内的压强，但由于，而活塞的上部面积远大于下部面积，活塞受力依然可以达到平衡。这样×与×两个值的大小决定箱式调压塔的动作状态，箱式双向调压塔的有效高度就决定于活塞上下面积的比值。 (1)当××时，活塞处于正常关闭状态；（见图2） (2)当××时，活塞整体向上运动，处于管道高压开启状态，箱式双向调压塔开始泄水降压；（见图3） (3)当的时候，调压塔的单向板向下打开，活塞处于管道低压注水状态，箱式双向调压塔开始注水补压。（见图4） 上面各符号意义：——力，N； ——压强，Pa； ——面积，m2 ——管道内压，m； ——箱式双向调压塔内的水压，m； ——活塞下部小面积，m2； ——活塞上部大面积m2。 图1 箱式双向调压塔外型照片 （实验用调压塔外形照片，现已改进） 图2 箱式双向调压塔正常关闭状态结构图 1—下阀体 2—活塞 3—上阀体 4—防溢环 5—上压板 6—膜片 7—下封板 8—弹簧 9—单向板 10—密封环 11—防冲导流板 12—定深溢流管 13—活塞开度指示 14—泄水口 15—管道连接口 图3 箱式双向调压塔高压泄水状态图 从图3可见，此时，××，箱式双向调压塔的活塞开启，活塞整体向上运动，处于管道高压开启状态，储水罐中的水将流入调压塔内，调压塔开始从泄水口泄水泄压。 图4 箱式双向调压塔低压注水状态图 从图4可见，此时，，调压塔的单向板向下打开，活塞处于管道低压注水状态，调压塔中的水将流入储水罐中，调压塔开始注水补压。 箱式双向调压塔在水锤防护性能上几乎完全等同于普通双向调压塔，具有很好的水锤防护效果，其高度可大幅度降低，克服了普通双向调压塔建造难、维护难和造价高等缺点，大大降低了工程造价，带来很大的经济效益。 三、性能特点： 防水锤泄压溢流性能高度安全可靠，由于在结构上该调压塔活塞为直接动作形式，无外导管先导阀等，故克服了超压泄压阀存在的拒动作等问题，使管道泄压迅速及时，安全程度大幅度提高。 泄压动作回位误差小，一般超压泄压阀除泄压动作滞后外，还必须保证2-3 kg/cm2(即0.2-0.3Mpa)动作回位误差压力，本箱式双向调压塔动作误差仅为0.2-0.3 kg/cm2（0.02-0.03Mpa）使水锤防护效果进一步提高。 动作灵敏，反应迅速，对任何水锤都有良好的防护效果。在水锤防护过程中，最可怕的也是最难防护的水锤类型是迅速升压型，即1-2秒甚至不到1秒的时间内压力就升到极限，如含气型断流弥合水锤、气囊振荡水锤、气动阀门速闭和水轮机甩负荷关闭导叶等，都接近或属于快速升压型，这种情况下普通先导式超压泄压阀几乎安全失去作用，而采用箱式双向调压塔的效果良好。 当管道出现负压时，该箱式双向调压塔可迅速向管