泵站压力管道的水锤研究

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1、科研管理水利规划与设计2016年第1期OOI：10．3969／j．issn．1672—2469．2016．01．028泵站压力管道的水锤研究王娜(宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司，宁夏银川750004)摘要：泵站停泵水锤是最具危害的一种现象，会使管道爆裂进而导致工厂停工等。因此，在泵站的设计中对于水锤的设计一直都较为重视。本文以某泵站工程为案例，首先论述了管材的选择过程；然后进行了水锤计算分析，从关阀模式选择、空气罐优化、空气阀的优化设计等来说明水锤的防护设计；最后总结了泵站压力管道水锤防护的几种措施。本

2、文的研究内容对于提高泵站压力管道的防护具有重要的参考价值。关键词：泵站；水锤分析；管材；管径；防护措施中图分类号：TU991．39文献标识码：B文章编号：1672—2469(2016)01—0085—04速影响较大。周龙才详细介绍了一种水锤计算分析1前言软件的原理，以大亚湾引水工程为例说明对于长距所谓水锤，又称水击，指的是压力管道中水流离管道而言，水锤防护的要点在于负压防护。周龙由于流速的变化而引起的剧烈的压力交替升降的现才以武汉电厂取水泵站为背景，分析了钢管和玻璃象。如水泵突然停电时造成开阀停车，管道中便

3、会钢夹砂钢管之间存在的局部管材突变对水锤防护的产生水锤现象。尤其是在阀门关闭太快、长距离输影响。张旭针对核电厂中的长距离管道水锤防护进水管道、管道流速较大、水泵总扬程较大、供水地行了研究，从技术和投资的角度综合来看，其认为形高差超过20m时极易出现停泵水锤。采用玻璃钢管对于防护水锤效果较好。樊亮亮以长水锤的危害十分严重，如江西九江自来水公司沙市岳麓污水处理厂污水管理工程为具体案例，介第三水厂的水源泵站供水系统，自1999年建成以绍了水锤防护的相关工程措施，包括设置安全泄压来，由于其受临近长江水位变幅较大和地

4、形的限阀、真空破坏阀、延时阀、流量控制阀等阀门。杨制，其管道存在两个较大的凸起(水泵出口垂直提志峰以杭州萧山管道工程为例，详细说明了该工程升20m穿越井筒形泵房的第一凸起和跨越长江防防水锤措施的选择过程，包括设置防水锤空气阀和洪大堤的第二凸起)，而多次发生由于水锤导致管蓄能液压缓闭蝶阀。李曦淳以天津滨海新区中央大道破裂的事故。又如内蒙古达拉特电厂，自1996道海河管道工程为相关背景，采用Hammer计算软年运营以来，1号、2号输水管道先后发生16次大件模拟了管道瞬变流情形，介绍了水锤保护相关工小不同的水锤事

5、故，对于企业的正常发电运营造成程措施的选择过程。胡建永说明了空气阀在泵站阀了严重影响。再如武汉市阳逻电厂循环水系统，由防范水锤中的作用。于操作人员对系统的瞬变水力特性认识不足，1994以上研究对于水锤的成因以及防护措施有重要年在停机和调整负荷时，出现了三次水锤事故，造的意义，但是以往的文献并未研究不同管材如铸铁成冷凝器、泵出口阀等设备破坏及泵房被淹事故。管、玻璃钢管、钢筋混凝土压力管、聚氯乙烯管、从上述三个案例可知，水锤的危害十分严重，其主橡胶管、石棉水泥管在不同管径下的水锤计算。要原因在于水流变化时，水压

6、可能会上升到正常工为了优化管道设计，本文以某具体工程案例为作压力的数十至百倍，因而其具有非常大的破坏分析背景，从管材的选择、阀门的闭合、空气罐的力，可能会造成泵房淹没、管道破裂等情况。优化、空气阀的优化等四个方面来论述泵站的水锤现有的文献对于水锤已进行了大量的研究，如吴迪等基于弹性力学，推导了内置软管时的管道水收稿日期：2o15-06-12锤波速公式，认为内置软管道对于管道中的水锤波作者简介：王娜(199o年一)，女，工程师。·85·2016年第1期水利规划与设计科研管理防护，以期为泵站管道的设计提供相关参

7、考。800A1／2型水泵，Y4506—4630KW电机，设计流量为0．3m／s，设计扬程为152m，额定转速为2不同管材下的水锤分析1200rpm；3)特征水位：出水管高程为238m，蓄水对于泵站而言，在设计阶段就要进行事故停泵池管高程为126．3m；4)管道特征：设计流量为水锤计算。如可研阶段采用简易图解法，施工图设0．5m。／s，管道总长16km，极限水压力2MPa。计阶段采用特征线法等数值计算方法来进行计算。管路模型与沿程水头计算结果分别见图1、以某泵站工程为案例进行分析，工程概况如图2下：采用一级泵

8、站加压输水，渠底高程119m，设计水位127m，压力管线管道全长16km。2．1管材选择^吕对于薄壁管而言，其水锤波计算公式为：V

9、l喧式中c为水锤波速，K为水的体积弹性系数，P为0+0002+0004+0006+0008+00010+000l2+0O014+OO016+00O水的密度，D为管径，6为管壁厚度，E为管的弹桩号(m)性模量。图1管路模型水锤的大小与水锤波速成正相关，因而可根据450式(1)得到不同管