梯級(jí)泵站串聯(lián)加壓長距離輸水的水錘特點(diǎn)及防護(hù)措施

本文介紹了水錘的成因及危害,分析了水錘產(chǎn)生的機(jī)理,并用實(shí)例說明了水錘防護(hù)措施在工程中的應(yīng)用。

水能經(jīng)濟(jì) 315 長距離輸水管道水錘防護(hù)措施探討 馬建民 【摘要】近年來，越來越多的長距離翻山越嶺的輸水工程，這些揚(yáng)程高、距離長、管線多起伏的輸水管線，最常見而突出 的問題就是輸水管線的水錘防護(hù)問題。對(duì)此長距離輸水管道中閥門啟閉時(shí)發(fā)生的水錘效應(yīng)采取相應(yīng)的防護(hù)措施，以減少水錘帶 來的進(jìn)一步危害，保證供水系統(tǒng)的運(yùn)行安全。 【關(guān)鍵詞】水錘泄放閥；數(shù)值模擬；水錘防護(hù) 青海省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院青海西寧810000 引言 長距離有壓輸水管道易發(fā)生水柱分離水錘危害，尤以高揚(yáng)程多 起伏管道水錘防護(hù)難度最大，發(fā)生水錘的可能性最大。根據(jù)長距離高 揚(yáng)程多起伏輸水管道系統(tǒng)的特性和多年的經(jīng)驗(yàn)，提出此種管道水錘防 護(hù)的重點(diǎn)是消除斷流彌合水錘，并結(jié)合供水工程實(shí)例進(jìn)行水錘防護(hù)優(yōu) 化提出有效的水錘防護(hù)措施。 1、工程概況 共和縣恰卜恰城鎮(zhèn)供水（一期）工程位于青省海南州共和縣境內(nèi)， 本工程為遠(yuǎn)距離輸水工程，水

長距離輸水管道工程,因其地勢(shì)高差起伏較大,揚(yáng)程較高,易發(fā)生水柱分離并造成水錘危害的問題。因此,長距離輸水管道工程的設(shè)計(jì)重點(diǎn)之一就是水錘防護(hù)的研究和安全防護(hù)。本文對(duì)水錘防護(hù)的相關(guān)問題進(jìn)行探討和分析。

長距離輸水管道工程,因其地勢(shì)高差起伏較大,揚(yáng)程較高,易發(fā)生水柱分離并造成水錘危害的問題。因此,長距離輸水管道工程的設(shè)計(jì)重點(diǎn)之一就是水錘防護(hù)的研究和安全防護(hù)。本文對(duì)水錘防護(hù)的相關(guān)問題進(jìn)行探討和分析。

針對(duì)我國某長距離壓力輸水工程,通過不同防護(hù)設(shè)備方案比選對(duì)管道進(jìn)行水錘防護(hù)實(shí)例研究。結(jié)果證明,在高揚(yáng)程大起伏地形長輸管線中,以空氣閥作為必備的基礎(chǔ)防護(hù)措施,合理設(shè)置抗水錘氣壓罐可有效保證高揚(yáng)程大起伏地形長距離輸水工程的管道運(yùn)行安全。

長距離輸水過程的水錘計(jì)算,已經(jīng)成為供水過程安全運(yùn)行的重要技術(shù)問題之一,本研究應(yīng)用特征線法理論計(jì)算水錘偏微分方程,通過數(shù)值模擬東雷二級(jí)泵站程進(jìn)行水錘防護(hù)計(jì)算,為該工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)及安全運(yùn)行提供必要的技術(shù)支持。

長距離多泵聯(lián)合運(yùn)行輸水管線具有流量大、揚(yáng)程高等特點(diǎn),當(dāng)突然發(fā)生事故停泵時(shí)管線會(huì)產(chǎn)生水錘,對(duì)系統(tǒng)具有很大的破壞性。為了保證輸水工程的安全運(yùn)行,有必要對(duì)事故停泵后的水錘特性和相應(yīng)的水錘防護(hù)措施進(jìn)行分析。以某輸水工程為例,運(yùn)用閥門邊界、空氣閥邊界、管道等數(shù)學(xué)模型,并結(jié)合水錘理論和特征線法,分別對(duì)采用空氣閥、普通止回閥、緩閉式蝶閥及其組合等防護(hù)措施的長距離運(yùn)行輸水管線的停泵水錘進(jìn)行計(jì)算和分析,得到了管道沿程的最大水頭、最小水頭線以及水泵轉(zhuǎn)速和流量相對(duì)值的變化規(guī)律。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn),采用空氣閥、兩階段緩閉蝶閥等水錘防護(hù)措施組合運(yùn)行,可降低管路極端壓力,保障輸水管線和水泵的安全運(yùn)行。

青草沙金海支線和南匯支線輸水距離長、供水量大,中途需設(shè)增壓泵站,采用了投資少、占地小、能耗省的管道串聯(lián)增壓方式。針對(duì)大型串聯(lián)增壓泵站的特點(diǎn),對(duì)各線泵站失電停泵水錘進(jìn)行了分析,研究了相應(yīng)的水錘防護(hù)措施。

通過一個(gè)具體的長距離輸水管線工程的實(shí)例,在建設(shè)期和運(yùn)營期,運(yùn)用費(fèi)用現(xiàn)值法,文章對(duì)其加壓泵站設(shè)置的3個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較,選擇出推薦性方案,并在方案選擇中注意其加壓泵站的數(shù)量要適當(dāng),同時(shí)在輸水管線工程中注意分段采用相應(yīng)壓力等級(jí)的管材,可顯著降低管道工程造價(jià)。

深圳市是以境外水源為供水主要水源的缺水城市,深圳市的供水系統(tǒng)比較復(fù)雜,以清林徑引水調(diào)蓄工程為代表的長距離引水工程旨在調(diào)節(jié)深圳市年內(nèi)和年際水資源分配不均衡狀況,長距離管道和多級(jí)提升泵站產(chǎn)生了輸水工程的水力過渡計(jì)算難題。通過對(duì)該工程設(shè)計(jì)中布置的空氣閥、旁通管、調(diào)壓井、緩閉止回閥、水泵開關(guān)參數(shù)和電氣設(shè)計(jì)原則等水錘防護(hù)措施進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算分析,提出了長距離輸水工程水錘防護(hù)措施設(shè)計(jì)的一些注意問題。

近年來我國城市建設(shè)發(fā)展迅速，水利工程建設(shè)也越來越多。特別是城市地下輸水管路工程，所鋪設(shè)的輸水管道較長。這種長距離輸水管路很容易產(chǎn)生水錘壓力，對(duì)鋪設(shè)的管路產(chǎn)生強(qiáng)大的壓強(qiáng)，損壞輸水管路設(shè)備。由于近年來水利工程爆管事故頻發(fā)，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成極大損失，因此這應(yīng)該引起技術(shù)工程人員的高度重視。我們應(yīng)該分析水錘壓力的產(chǎn)生原因，采取合理措施消減水錘壓力，保護(hù)輸水管路設(shè)備。這方面的課題研究對(duì)保證水利工程的安全性和可靠性具有非常重要的意義。

具有遠(yuǎn)距離輸水管道的大型泵站因開泵、停泵、開關(guān)閥門等擾動(dòng)因素,使管道中水的流速、流量發(fā)生急劇變化,會(huì)引起水錘效應(yīng)。水錘效應(yīng)對(duì)泵站及管道具有極大的破壞性,對(duì)泵站和管網(wǎng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行是十分有害的,本文結(jié)合神華準(zhǔn)能小沙灣水廠加壓泵站的生產(chǎn)運(yùn)行情況,對(duì)具有遠(yuǎn)距離輸水管道泵站水錘效應(yīng)的產(chǎn)生和防護(hù)進(jìn)行了探討。

長距離輸水工程在管道非正常運(yùn)行的水力過渡過程中常常會(huì)產(chǎn)生水錘現(xiàn)象,危害極大,但對(duì)其防護(hù)的措施往往只有安裝普通排氣閥。本文結(jié)合寶雞市某實(shí)際工程案例,對(duì)長距離重力流和水泵加壓聯(lián)合輸水管線的水錘現(xiàn)象及防護(hù)效果進(jìn)行模擬,并給出緩沖排氣閥與雙向調(diào)壓塔相結(jié)合的安全水錘防護(hù)建議。

空氣閥在長輸水管道中起著重要的防護(hù)水錘作用,可以有效地控制輸水系統(tǒng)中產(chǎn)生的負(fù)壓。對(duì)空氣閥進(jìn)、排氣過程的準(zhǔn)確模擬,直接關(guān)系到整個(gè)供水工程的安全。分析了空氣閥的工作機(jī)理,并針對(duì)長距離、多支路、密閉式輸水系統(tǒng)建立了空氣閥的數(shù)學(xué)模型。同時(shí),結(jié)合工程實(shí)際,利用特征線方法,對(duì)閥門關(guān)閉和事故停泵過渡過程中空氣閥的防止作用進(jìn)行了計(jì)算分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),合理布置空氣閥,可以有效地抑制輸水系統(tǒng)中液柱分離現(xiàn)象的發(fā)生,保證輸水系統(tǒng)安全。

根據(jù)高揚(yáng)程多起伏輸水管道系統(tǒng)的特點(diǎn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),分析提出了最為合理有效的水錘防護(hù)方式,并結(jié)合北方某市供水工程實(shí)例進(jìn)行水錘防護(hù)優(yōu)化和計(jì)算。

針對(duì)具體工程提出了利用復(fù)合式排氣閥進(jìn)行長距離輸水系統(tǒng)水錘防護(hù)的措施.結(jié)果表明:復(fù)合式排氣閥可避免因液體汽化形成的斷流彌合水錘,大幅度降低水錘暫態(tài)過程中管路最高正壓、最低負(fù)壓的絕對(duì)值;長距離輸水系統(tǒng)應(yīng)在緩閉閥出口、管路最高點(diǎn)、局部凸起點(diǎn)以及大坡度長距離上升段的適當(dāng)位置安裝復(fù)合式排氣閥.

某核電站淡水輸水管線全長38.5km,途經(jīng)河流、山巒、隧洞,有多個(gè)起伏點(diǎn)。通過水錘分析及計(jì)算,采取了在管線高點(diǎn)處設(shè)排氣吸氣閥,水泵出口設(shè)持壓泵控閥、壓力波動(dòng)預(yù)止閥等停泵水錘防護(hù)措施,經(jīng)過一年多運(yùn)行,未發(fā)生水錘現(xiàn)象。

通過水錘分析及計(jì)算，田灣核電站淡水輸水工程采取在管線高點(diǎn)處設(shè)排氣吸氣閥，水泵出口設(shè)持壓泵控閥、壓力波動(dòng)預(yù)止閥等停泵水錘防護(hù)措施，經(jīng)過一年多運(yùn)行，未發(fā)生水錘現(xiàn)象．

對(duì)長距離輸水泵站管道的斷流方式進(jìn)行了分析,在典型斷流方式選擇的過程中比較了幾種斷流方式、閥型的優(yōu)缺點(diǎn)和各自的適用條件,為實(shí)踐中長距離輸水泵站斷流方式的選擇提供參考。

該文對(duì)目前研究較少的長距離漿體輸送管道串聯(lián)泵系統(tǒng)的停泵水錘進(jìn)行了較詳細(xì)的計(jì)算研究?；诠こ虒?shí)際情況,采用特征線法描述了這種瞬變過程,并結(jié)合串聯(lián)泵系統(tǒng)的邊界條件分別對(duì)實(shí)際工程中的無閥、普通閥和緩閉閥管路進(jìn)行了計(jì)算和比較分析。得出了緩閉閥管路比無閥和普通閥管路更有利的結(jié)論,并給出對(duì)停泵水錘綜合防護(hù)的相關(guān)建議。

本文結(jié)合紅柳坑泵站工程實(shí)際，提出了泵出口裝有兩階段關(guān)閉蝶閥事故停泵蝶閥最優(yōu)操作程序的確定方法，得出了對(duì)該泵站安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有益的結(jié)論．

本文以新疆某長距離、高揚(yáng)程泵站揚(yáng)水工程為例,通過pipe2010水力/水錘和瞬態(tài)分析計(jì)算軟件進(jìn)行分析,使用液壓緩閉止回閥、防水錘空氣閥、水錘消除罐、水錘消除閥作用于一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)揚(yáng)水泵站的壓力管道上,防止停泵水錘的發(fā)生,引起爆管的出現(xiàn)。通過分析計(jì)算,采取綜合措施后,有效地降低了整個(gè)管道的水錘壓力,達(dá)到了消除水錘負(fù)壓,降低水錘正壓的目的。