停泵水錘

所謂"停泵水錘"是指水泵組因突然停電或其他原因，造成開閥停車時，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。

【學(xué)員問題】針對停泵水錘危害的幾種措施？

【解答】①對于無逆止閥的管路系統(tǒng)

這種停泵水錘的情況并不嚴(yán)重，最大的水錘值為幾何揚程的1.40倍左右，須注意的是水泵機(jī)組倒轉(zhuǎn)和水大量倒流造成的損失和危害。一般情況下，無逆止閥管路主要應(yīng)避免水泵機(jī)組的長時間過度倒轉(zhuǎn)，以防水泵軸套松脫和機(jī)組共振。通過計算程序模擬有如下規(guī)律：輸水距離在1.2～5.0 km范圍，管線愈長，停泵水錘值愈大，水泵機(jī)組倒轉(zhuǎn)愈嚴(yán)重。管線長度超過5.0 km，長度繼續(xù)增加對水錘值影響較小。幾何揚程增高，最大水錘值和水泵機(jī)組倒轉(zhuǎn)值均有增加，當(dāng)幾何揚程>50 m時，水泵機(jī)組倒轉(zhuǎn)值將持續(xù)超過額定正轉(zhuǎn)速（βmax/βn≤-1.0），超過規(guī)范的允許范圍。在這種情況下應(yīng)與水泵制造廠聯(lián)系采取相應(yīng)的技術(shù)措施以確保水泵在倒轉(zhuǎn)運行工況下安全。對于無逆止閥管路選用轉(zhuǎn)矩（Mn）較小、轉(zhuǎn)動慣量（GD2）較大的水泵機(jī)組將有利于改善停泵水錘發(fā)生時的水泵和管路工況，推遲水泵的倒轉(zhuǎn)，降低倒轉(zhuǎn)值。

②對于裝有普通止回閥的管路系統(tǒng)

這種停泵水錘的情況較為嚴(yán)重，最大的水錘值為幾何揚程的1.90倍左右。輸水距離在1.2～5.0 km范圍時，管線愈長， 停泵水錘值愈大。管線長度超過5.0 km，長度繼續(xù)增加對上述參數(shù)影響較小。幾何揚程增高，停泵水錘值也愈大。對于取水泵房，若條件許可（輸水管路較短，水泵允許短時間倒轉(zhuǎn)），可取消普通逆止閥。如果采用了普通逆止閥，則水泵機(jī)組、管路配件和管路系統(tǒng)的耐壓等級和穩(wěn)定性均應(yīng)考慮最大水錘壓力值。

③對于裝有緩閉逆止閥的管路系統(tǒng)

緩閉逆止閥對于降低停泵水錘有明顯效果。緩閉逆止閥的使用應(yīng)結(jié)合具體情況，快慢兩個階段的關(guān)閥歷時應(yīng)根據(jù)泵房水泵性能和輸水管路的邊界條件進(jìn)行計算機(jī)模擬，得出最佳的理論時間組合，并在試驗運行中調(diào)整，以期獲得最佳關(guān)閥歷時和快慢兩個階段的關(guān)閥歷時的分配。如果關(guān)閥時間長于或短于最佳關(guān)閥歷時或快慢兩個階段的關(guān)閥歷時采用不當(dāng)，均會導(dǎo)致產(chǎn)生很大的水錘壓力值。計算機(jī)模擬結(jié)果表明：調(diào)整理想的緩閉逆止閥管路的停泵水錘值可控制為幾何揚程的1.45倍左右，而非理想狀況下的緩閉逆止閥管路的最大停泵水錘值可達(dá)幾何揚程的2.5～2.8倍。此外，快慢兩個階段的關(guān)閥歷時的選用也是很有講究的，一般要求停泵后5 s內(nèi)應(yīng)關(guān)閉閥門的80%以上。若整個關(guān)閥歷程是勻速的也會導(dǎo)致產(chǎn)生較大的水錘壓力，模擬結(jié)果如表5.

④普通逆止閥管路中有彌合水錘發(fā)生

在輸水管路布線時應(yīng)盡量避免縱坡的突然變化，特別要防止出現(xiàn)“駝峰或膝部”，否則可能導(dǎo)致發(fā)生彌合水錘，而彌合水錘的最大壓力值為幾何揚程的3～5 倍，其對泵房和輸水管路系統(tǒng)將產(chǎn)生極大的危害。一般情況下，駝峰出現(xiàn)處的高程為幾何揚程的30%～80%時最為不利（水錘值最大）。根據(jù)模擬運算，當(dāng)幾何揚程在25 m以上且管路中一定的高程位置存在“駝峰或膝部”，其最大彌合水錘值將超過980 kPa（100 m水柱）。對于彌合水錘不可避免的情況（已經(jīng)建成的輸水系統(tǒng)中存在駝峰），則應(yīng)采取工程技術(shù)措施進(jìn)行水錘防護(hù)。

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

【學(xué)員問題】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（如泵房內(nèi)設(shè)備或管道破裂導(dǎo)致泵房淹沒，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，但會增大輸水管管徑，增加工程投資。

②輸水管線布置時應(yīng)考慮盡量避免出現(xiàn)駝峰或坡度劇變。

③通過模擬計算，選用轉(zhuǎn)動慣量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水或泄掉管路中的過高壓力，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，調(diào)壓塔向管道補水，防止水柱拉斷，避免彌合水錘。但其對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可靠，一旦該閥門失靈，可能導(dǎo)致發(fā)生較大的水錘。

c.氣壓罐：國內(nèi)使用經(jīng)驗不多，在國外（英國）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水或吸收管路中的過高壓力，其作用與雙向調(diào)壓塔類似。

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開啟的水錘消除器泄掉。某些水錘消除器無自動復(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。這種閥門可以根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)對閥門關(guān)閉時間進(jìn)行調(diào)整。一般在停電后3～7s內(nèi)閥門關(guān)閉70%～80%，剩余20%～30%的關(guān)閉時間則根據(jù)水泵和管路的情況調(diào)節(jié)，一般在10～30s范圍。可以利用計算機(jī)模擬最佳時間，并現(xiàn)場調(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，緩閉止回閥的作用就十分有限。

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