
水錘是在突然停電或者在閥門關閉太快時,由(yóu)於壓力水流的慣性,產生水流衝擊波,就象錘子敲打(dǎ)一樣,所以叫水錘。水流衝擊波來回產生的力,有(yǒu)時(shí)會很大,從而(ér)破壞閥門和水(shuǐ)泵。
當打開的閥門突然關閉,水流對閥門及管壁,會(huì)產生一個壓力(lì)。由於(yú)管壁光滑,後續水(shuǐ)流在慣性的作(zuò)用下,迅速達到最大,並產(chǎn)生破壞作用,這就是流體力學當中的(de)“水錘效應”,也就(jiù)是正水錘。在供水管道建(jiàn)設中都要考慮(lǜ)這一因素。
相反,關(guān)閉(bì)的閥門在突然打開後,也會產生水錘(chuí),叫負水錘,也有一定的破壞力,但(dàn)沒有前者大(dà)。電動水泵(bèng)機組(zǔ)突然停電或啟動時,同樣也會引起壓力的衝擊和水錘效應。這種壓力的衝擊波沿管道傳播,極易導致管道(dào)局部超壓(yā)而(ér)造(zào)成管道破裂、損壞設備等,故水錘(chuí)效(xiào)應防護成(chéng)為供水工程關鍵性的工藝技術之一。
1、閥門突然開(kāi)啟或關閉;
2、水泵機組突然停車或(huò)開(kāi)啟;
3、單管向高處輸水(供水地形高差超(chāo)過20米);
4、水泵總揚(yáng)程(或工作壓力)大;
5、輸水(shuǐ)管道中水流速度過大;
6、輸水管道過長,且地形變化大。
水錘引起的壓強升高,可達管道正常工作壓強的幾倍,甚至幾(jǐ)十倍。這種大幅度的壓強波動,對管路係(xì)統(tǒng)造成的危害主要有:
1、引起(qǐ)管道強烈振(zhèn)動,管道接頭斷開;
2、破壞閥(fá)門,嚴重的壓強過高造成管道爆管,供水管網壓力降低(dī);
3、反之,壓(yā)強過低又會導致管子(zǐ)的(de)癟塌(tā),還會損壞閥門和固定件;
4、引起(qǐ)水泵反轉,破壞(huài)泵房內設備或管道,嚴(yán)重的造成泵房淹沒,造成人身傷亡等重大事故,影響生產和生活。
對於水錘的(de)防護(hù)措施很多,但需根據水錘可能產生的原因,采取不同的措施。
1、降低輸水管線的流速,可在一(yī)定程度上(shàng)降低水錘壓力,但會增大輸水(shuǐ)管管徑,增加工程投資(zī)。輸水管線布置時應考慮盡量避免出現駝峰或坡(pō)度(dù)劇變。停泵水(shuǐ)錘(chuí)的大小主要與泵房的幾何(hé)揚程有關,幾何揚(yáng)程愈高,停泵水錘值也愈大。因此,應根據當地實際情況選用合理的水泵(bèng)揚程。事故停泵後,應待止回閥後管道充滿水再啟動水泵。 啟(qǐ)泵時水泵出口閥門不要全開,否則會產生很大的水衝擊。很多泵站的重大水(shuǐ)錘事故多在這種情況下產生。
2、設置水錘消除裝置
(1)采用恒壓控(kòng)製技術:
由於供水管網壓力隨著工況的變化而不斷變化,係統運行過程中經常出現低壓或超壓現象,容易產生(shēng)水錘,導(dǎo)致對管道和設備的破壞,采用自(zì)動控製係統,通(tōng)過(guò)對管網壓力的檢(jiǎn)測,反饋控製水(shuǐ)泵的開(kāi)、停和轉速調節,控製流量,進而使壓力維持一定水平,可以通過(guò)控製微機設定機泵供(gòng)水壓力,保持恒壓供(gòng)水,避免過大(dà)的壓(yā)力波動,使產生水錘的概率減小。
(2)安裝(zhuāng)水錘消除器
該設備主要防止停泵水錘(chuí),一般安裝在水(shuǐ)泵出口管道附近,利用管道本身的壓力為動力來實現低壓自動(dòng)動作,即當管道中的壓力低於設(shè)定保護值時,排水口會自動打開放水泄壓,以平衡局部管道的壓力,防止(zhǐ)水錘對(duì)設備和管道的衝擊,消(xiāo)除(chú)器一般可分為機械式和液壓式兩種,機械(xiè)式消除器動(dòng)作後由人工恢複,液壓式消除器可自(zì)動複位。
(3)在大口徑的水泵出(chū)水管上安(ān)裝緩閉止回閥
可有效的消除(chú)停(tíng)泵水錘,但因閥門動作時有一定的水量倒流(liú),吸水井須有溢(yì)流管。緩閉止回閥有重錘式和蓄能式兩種。這種閥門可以根據需要在一定範圍內對閥門關閉(bì)時間進行(háng)調整。一般在停電後3~7 s內閥門(mén)關閉70%~80%,剩餘20%~30%的關閉時間則根據水(shuǐ)泵和管路的情(qíng)況調節,一般在(zài)10~30 s範圍。值得注意的(de)是,當管(guǎn)路中存在駝峰(fēng)而發生彌合(hé)水錘時,緩閉止回閥的作用就十分有效。
(4)設置單向調(diào)壓塔(tǎ)
在泵站附近或管道的適當位置修建,單向調壓塔的高度低於該處的管道壓力。當管道內壓力低於塔內水位時,調壓塔向(xiàng)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閥水錘的降壓作用有限。此外單向調壓(yā)塔采用(yòng)的單向(xiàng)閥的性能要(yào)絕對可靠,一旦該閥門失靈,可能導(dǎo)致發生較大
(5)在泵站內設置旁通管(閥)
在(zài)泵係(xì)統正常運(yùn)行時,由於水泵壓(yā)水側水壓高於吸(xī)水側的(de)水壓,止回閥(fá)關閉。當事故斷電突然(rán)停泵後,水泵站出口處壓力急劇降低,而吸水側(cè)壓力則猛升。在此差(chà)壓下,吸水總管中(zhōng)的瞬態(tài)高壓水即推開止(zhǐ)回閥閥板流向壓水總管的瞬態低(dī)壓水,並使該處低水壓有所升(shēng)高;另一方麵,使水泵吸水側的水錘(chuí)升壓也得到降低。這樣一來,水泵站(zhàn)兩側的(de)水錘升、降(jiàng)壓都得到(dào)控製,從而有效(xiào)地減少(shǎo)和防止了水錘危害
(6)設置多級止回閥
在(zài)較長的輸水管路中,增設一個或多個止回閥,把輸水管劃分成幾(jǐ)段,每段上均設止回閥。當(dāng)水錘過程中輸水管中水倒流時(shí),各止回閥相繼關閉把回衝水流分成數段,由於每段(duàn)輸水管(或(huò)回衝水流段)內靜水壓頭相當小,從而降低(dī)了(le)水錘升壓。此(cǐ)項(xiàng)防護措施,可有(yǒu)效的用於幾何供水高(gāo)差很大的情況;但不能消除水柱(zhù)分離的可能性。其最大的缺點是:正常運行時水泵電耗增大、供水成(chéng)本提高。
(7)管路高點設(shè)置自動排氣、補氣裝置,降低水錘對管(guǎn)道的影響。
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