长距离输水管道启泵水锤模拟及试验验证

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1、2016年第3期水利规划与设计设计施工OO1：10．3969／j．issn．1672—2469．2016．03．041长距离输水管道启泵水锤模拟及试验验证杨晓蕾，邱象玉，杨进新(北京市水利规划设计研究院，北京100048)摘要：水锤是流体的一种非稳定流动。在长距离输水工程中，水锤现象有可能会造成很大的危害。本文以南水北调来水调入密云水库调蓄工程为例，对长距离输水管道启泵过程中的水锤现象进行模拟，并通过试运行时的实测资料对模拟结果进行验证。结果表明，模拟结果与试验结果非常接近。通过本次模拟及试运行发现，在长距离输水管道启泵过程中，管道内会产生明显的升压，必须予以重视，否则存在管道破裂的风险。关

2、键词：长距离输水管道，启泵水锤，试运行试验，HAMMER软件中图分类号：TV732文献标识码：B文章编号：1672．2469(2016)O3．Ol16一O3水锤是流体的一种非稳定流动。管道中某一截满足补偿调节要求的问题。工程建成后，可扩大南面由于流速发生了改变从而使该处压力产生一个突水北调供水范围，为昌平、怀柔新城使用南水北调然的跃升或下跌，这个压力的瞬变波称为水锤。水水创造条件。锤现象会造成以下几种危害：造成管道或设备强度工程由团城湖通过京密引水渠反向输水、经不够而破裂、管道塌瘪、管道接口位置改变和六级泵站将水提升至怀柔水库，部分水量经怀柔渗漏。水库分水回补水源地，其余水量再经三级泵站加通

3、过对泵站输水工程各种工况下水锤的分析压输水至密云水库，线路总长103km，总扬研究，可以确定管线的最大、最小压力及机组的程149．3m。最大倒转速，优化泵后阀门的开启和关闭规律，雁栖泵站及其后22kin长PCCP输水管道工程优化管线沿程空气阀布置，为引水系统布置、机是密云水库调蓄工程的一部分。雁栖泵站是工程中组参数选取及泵站机组招标等提供技术参数，也的第八级加压泵站，PCCP管道末端为溪翁庄泵站前的调蓄水池。为泵站工程的设计和最终安全可靠运行提供技术保证。2模拟软件简介本文以南水北调来水调入密云水库调蓄工程本次使用的模拟软件为HAMMER软件。中的雁栖泵站及PCCP输水管道工程为例，对长HA

4、MMER软件能够对复杂的水泵系统和管网从距离输水管道启泵过程中的水锤现象进行模拟，一个稳态过渡到另一稳态的瞬间变化进行并通过试运行时的实测资料对模拟结果进行分析。验证。1-r3基本参数根据工程设计资料，雁栖泵站内装置3台卧式由于南水北调来水与北京市用水过程不匹配，单级双吸离心泵(2用1备)，单泵额定流量为需设置大型调蓄工程予以处理，以提高城市供水的5m／s，额定转速为495．0rpm，转轮直径为1．40m，可靠性和稳定性。在通水初期将南水北调多余来水水泵设计扬程为55．1m。每台泵后设置两台调入北京，加强北京的水资源战略储备。DN1600液控缓闭蝶阀。将南水北调来水调入密云水库，可解决密云水

5、库近年来来水量及供水量逐年减少，供水功能逐年收稿日期：2016-O1-18下降问题，同时解决密云水库目前蓄水量少，不能作者简介：杨晓蕾(1985年一)，男，工程师。．116·设计施工水利规划与设计2016年第3期泵后管线长22km，为DN2600mm的PCCP管经计算，本工程水泵的比转速为199．8，由于道。管道糙率取0．012，波速a取1157m／s。PC．在HAMMER软件中没有比转速为199．8的水泵的CP管道纵断面图见图1。管道全线共布置32台全特性曲线且软件不能输入新的水泵全特性曲线，排气阀，排气阀为DN250复合式，排气孔径为保证设备选型准确，本次分别选用HAMMER软为250m

6、m。件中已带的比转速为169及208的水泵全特性曲线进行启泵水锤模拟。各种工况下管道沿线的最大压力点及最大压力值见表2。吕一表2各种工况管道最大压力统计表l垣工况水泵比转速液控缓闭蝶阀最大压力最大压力桩号她关闭时间(s)(m)(11)1169l083．O21+013．4521696083．021+0l3．453169l2082．80l+013．45图1PCCP管线纵断面示意图42081O1O5．751+0l3．45雁栖泵站前池设计水位及PCCP管道末端调蓄520860105．7114-013．45池设计水位见表1。620812O1O5．081+0l3．45表1前池和末端调蓄池水位通过模拟计算

7、，本工程中管道的最大压力对位置最低运行水位(m)最高运行水位(m)液控缓闭蝶阀开启时间变化并不敏感，但是对水雁栖泵站前池6O．156O．80泵的比转速变化较敏感。各种工况下管道最大压末端调蓄池91．5O93．50力值均小于管道的最大设计压力112m。综合考虑操作方便、便于管理、保护设备、蝶阀漂移等因在模拟及试运行期间雁栖泵站前池实测水位为素，确定泵后液控缓闭蝶阀的自动化控制开启时60．30m，末端调蓄池实测水