停泵水錘及其防護(hù)目錄

【學(xué)員問(wèn)題】停泵水錘的防護(hù)措施？

【解答】由于停泵水錘可能導(dǎo)致泵站和輸水系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重事故（如泵房?jī)?nèi)設(shè)備或管道破裂導(dǎo)致泵房淹沒(méi)，輸水管破裂導(dǎo)致沿途房屋漬水），因此有必要根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的措施來(lái)消除停泵水錘或消減水錘壓力。

①降低輸水管線的流速，可在一定程度上降低水錘壓力，但會(huì)增大輸水管管徑，增加工程投資。

②輸水管線布置時(shí)應(yīng)考慮盡量避免出現(xiàn)駝峰或坡度劇變。

③通過(guò)模擬計(jì)算，選用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD2較大的水泵機(jī)組或加裝有足夠慣性的飛輪，可在一定程度上降低水錘值。

④設(shè)置水錘消除裝置

a.雙向調(diào)壓塔：在泵站附近或管道的適當(dāng)位置修建，雙向調(diào)壓塔的水面高度應(yīng)高于輸水管道終點(diǎn)接收水池的水面高度并考慮沿管道的水頭損失。調(diào)壓塔將隨著管路中的壓力變化向管道補(bǔ)水或泄掉管路中的過(guò)高壓力，從而有效地避免或降低水錘壓力。這種方式工作安全可靠，但其應(yīng)用受到泵站壓力和周邊地形的限制。

b.單向調(diào)壓塔：在泵站附近或管道的適當(dāng)位置修建，單向調(diào)壓塔的高度低于該處的管道壓力。當(dāng)管道內(nèi)壓力低于塔內(nèi)水位時(shí)，調(diào)壓塔向管道補(bǔ)水，防止水柱拉斷，避免彌合水錘。但其對(duì)停泵水錘以外的水錘如關(guān)閥水錘的降壓作用有限。此外單向調(diào)壓塔采用的單向閥的性能要絕對(duì)可靠，一旦該閥門(mén)失靈，可能導(dǎo)致發(fā)生較大的水錘。

c.氣壓罐：國(guó)內(nèi)使用經(jīng)驗(yàn)不多，在國(guó)外（英國(guó)）使用較廣泛。它利用氣體體積與壓力的特定定律工作。隨著管路中的壓力變化氣壓罐向管道補(bǔ)水或吸收管路中的過(guò)高壓力，其作用與雙向調(diào)壓塔類(lèi)似。

d.水錘消除器：80年代以前曾經(jīng)廣為采用。它安裝于止回閥附近，管道中的水錘壓力通過(guò)開(kāi)啟的水錘消除器泄掉。某些水錘消除器無(wú)自動(dòng)復(fù)位功能，容易因誤操作導(dǎo)致發(fā)生水錘。

e.緩閉止回閥：有重錘式和蓄能式兩種。這種閥門(mén)可以根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)對(duì)閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。一般在停電后3～7s內(nèi)閥門(mén)關(guān)閉70%～80%，剩余20%～30%的關(guān)閉時(shí)間則根據(jù)水泵和管路的情況調(diào)節(jié)，一般在10～30s范圍。可以利用計(jì)算機(jī)模擬最佳時(shí)間，并現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定。值得注意的是，當(dāng)管路中存在駝峰而發(fā)生彌合水錘時(shí)，緩閉止回閥的作用就十分有限。

以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請(qǐng)及時(shí)溝通、指正。

一、停泵水錘及其危害

在壓力管流中因流速劇烈變化引起動(dòng)量轉(zhuǎn)換，從而在管道中產(chǎn)生一系列急驟的壓力交替變化的水力撞擊現(xiàn)象，稱(chēng)為水錘現(xiàn)象。離心泵的正常啟動(dòng)、停車(chē)及管道內(nèi)流量發(fā)生變化時(shí)，在壓力管道內(nèi)都會(huì)產(chǎn)生一定程度的水錘現(xiàn)象，但由于水錘壓力較小，因而不會(huì)造成水錘事故。泵站的水錘事故往往使由于停泵水錘所引起的。

所謂停泵水錘是指突然斷電或其他原因造成開(kāi)閥停車(chē)時(shí)，在水泵和壓力管道中由于流速的突然變化而引起壓力升降的水力沖擊現(xiàn)象。例如電力系統(tǒng)或電器設(shè)備發(fā)生故障、水泵機(jī)組偶發(fā)故障等原因，都可能發(fā)生離心泵開(kāi)閥停車(chē)，從而引發(fā)停泵水錘。

停泵水錘的最高壓力可達(dá)正常工作壓力的200%，甚至更高可以使管道及設(shè)備擊毀，一般事故造成“跑水”、停水；嚴(yán)重事故造成泵房被淹、設(shè)備損壞、設(shè)施被毀，甚至于造成人身傷亡事故。

發(fā)生停泵水錘時(shí)，在水泵壓水管路起伏較大處，還會(huì)發(fā)生斷流水錘，即在管路最高點(diǎn)處產(chǎn)生負(fù)壓，當(dāng)壓強(qiáng)值小于相應(yīng)溫度下的飽和壓力時(shí)，在該處發(fā)生汽化而形成汽腔，使連續(xù)水流中斷（水柱分離），當(dāng)增壓波傳來(lái)時(shí)，汽腔被壓縮，在汽腔消失的瞬間，兩股水流撞擊，從而引發(fā)斷流水錘，其壓強(qiáng)值將超過(guò)連續(xù)水流的水錘壓強(qiáng)值，因而危害更大。

二、停泵水錘保護(hù)措施

1.防止斷流水錘（水柱分離）的措施

（1）敷設(shè)壓水管路時(shí)應(yīng)盡量避免局部突起，以防出現(xiàn)負(fù)壓過(guò)大而引起水柱分離。

（2）在管路可能產(chǎn)生水柱分離處設(shè)置充水箱或調(diào)壓塔，當(dāng)停泵水錘管內(nèi)壓力降低時(shí)及時(shí)補(bǔ)水，以防產(chǎn)生水柱分離。

（3）盡可能降低壓力管道中流速。

2.防止增壓過(guò)高的措施

（1）設(shè)置水錘消除器。

水錘消除器是具有一定泄水能力的安全閥，一般安裝在止回閥下游。水錘消除器有下開(kāi)式水錘消除器、自閉式水錘消除器、自動(dòng)復(fù)位式水錘消除器等。圖1為自動(dòng)復(fù)位下開(kāi)式水錘消除器，工作原理如下：水泵突然停止后，管線起端的壓力下降，水錘消除器缸體2外部的水經(jīng)閥門(mén)9流動(dòng)管8，缸體中的水經(jīng)閥3流到管8，此時(shí)在重錘5作用下，活塞1下落到虛線所示位置，當(dāng)最大水錘壓力到來(lái)時(shí)，高壓水即經(jīng)排水管4排出。一部分水經(jīng)止回閥瓣上的小孔回流到缸體內(nèi)，直到活塞下的水量慢慢增大，壓力加大，使活塞上升，重錘復(fù)位，排水管管口封住。緩沖器6用以使重錘平穩(wěn)復(fù)位。

圖1 自動(dòng)復(fù)位下開(kāi)式水錘消除器

1-活塞；2-缸體；3-閥瓣上鉆有小孔的單向閥；

4-排水管；5-重錘；6-緩沖器；7-保持桿；

8-管道；9-閘閥（常開(kāi)）；10-活塞聯(lián)桿；11-支點(diǎn)

（2）設(shè)空氣缸

如圖2所示，在壓力管路上設(shè)置空氣缸，利用氣體體積與壓力成反比的原理，當(dāng)發(fā)生水錘時(shí)，管道內(nèi)壓力升高，空氣被壓縮，起氣墊的作用；當(dāng)管道內(nèi)形成負(fù)壓，甚至發(fā)生水柱分離時(shí)，它向管道內(nèi)補(bǔ)水，可以有效地消減停泵水錘的危害。

圖2 空氣缸

A-沒(méi)有氣囊；B-有氣囊

（3）設(shè)緩閉式止回閥。

緩閉式止回閥有止回閥和緩閉機(jī)構(gòu)組成，常用有緩閉式止回閥、液壓式緩閉蝶閥等。當(dāng)突然停泵時(shí)，通過(guò)緩閉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使止回閥逐漸關(guān)閉，允許部分水通過(guò)水泵倒流回水池，從而減弱了水錘強(qiáng)度。在泵站中得到廣泛采用。圖3為液壓式緩沖止回蝶閥。

圖3 液壓式緩沖止回蝶閥

（4）取消止回閥。

實(shí)踐證明，止回閥的突然關(guān)閉危害極大。因此，在壓水管路較短，水泵倒轉(zhuǎn)危害較小的情況下，以及突然停電可以及時(shí)關(guān)閉出水閘閥時(shí)，可以不設(shè)止回閥，從而可以減少停泵水錘發(fā)生的可能性。

來(lái)源：水利家園

所謂"停泵水錘"是指水泵組因突然停電或其他原因，造成開(kāi)閥停車(chē)時(shí)，在水泵及管路中水流速度發(fā)生變化而引起的壓力遞變現(xiàn)象。