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泵站水锤

2020-04-09 21:00

泵站过流系统中因水流速度的急剧改变而引起的压力瞬变现象,又称泵站水击。从广义上讲,泵站水锤还包括压力脉动(即按恒定频率交替发生的水锤现象)和压力涌浪(即管道中水柱整体的振荡现象)。水锤虽然持续时间很短,但产生的冲击力(升压或降压)和引起的机组转速、转矩及流量的变化,却是设计管道强度、确定管线坡度、选配动力机和管道阀件类型,以及确定水泵开、停和工况转换方式的依据。

水锤种类

按起因不同,泵站水锤可分为关(开)阀水锤、启动水锤、事故停泵水锤等3种。按引起水锤的边界条件变化历时小于或大于水锤波在过流系统中往返一次的历时,又可分为直接水锤和间接水锤2种。

水锤理论

有刚性理论和弹性理论2种。前者是以水柱不可压缩、管壁不能变形的假定为基础的理论,常用于近似计算和水锤防护方面的计算;后者是以水柱为可压缩、管壁为弹性体的假定为基础的理论。常用于进行精确计算。

水锤计算

1930年以前多利用解析法。该法是用阿列维(Allive)的联锁方程分段进行计算,比较复杂,需要较多水锤机理方面的知识。1930~1960年广泛采用图解法。它将无摩阻条件下的水锤基本方程式,变为对管道内两点的两个线性代数方程(即共轭方程),然后按照作图方法进行计算。此法概念清晰、简便易懂、计算成果有一定的精度。但是对于复杂管路、水锤波多次往返传播的情况以及高摩阻管路系统,该法不仅计算过于繁琐,而且由于作图时的累计误差,使得计算精度受到一定的影响。1960年以后,由于电子计算机的应用,普遍采用便于电算的特征线法。它是将考虑了管路摩阻的水锤基本方程,按照能够推求特征线的要求,变换成常微分方程式,然后再近似地变成差分方程式进行数值计算的方法。该法具有精度高、稳定且易于编制电算程序等优点,获得普遍采用。

水锤防护

常用的防护措施主要有减速法、泄流法、缓冲法等。减速法通常包括降低管中水流速度、降低阀门的启闭速度、降低机组的启动和停泵速度及降低水锤波速等方法。这类方法对防止水锤升压和降压有一定效果,但往往不一定是最经济的方法。泄流法通常包括安装安全阀(或称水锤消除器)、防爆膜片、缓闭阀、旁通阀以及使水泵倒转泄水等措施。这些措施可防止水锤升压,对于水锤降压或多或少有加剧的作用。缓冲法通常包括安装调压塔、单向调压水槽、空气罐以及通气阀(或管)等措施。它主要用于防止水锤降压,但同时对于防止水锤升压也有一定效果。

20世纪90年代后,有人提出了另一种防止水锤降压的方法,即通过波的叠加控制水锤降压。通常的做法是在管道末尾加装阀门或在水泵出口加装阀门,通过一定的关闭或开启速度抑制水锤降压。

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