大型高揚(yáng)程抽水站事故停泵水錘防護(hù)措施

本文以新疆某長(zhǎng)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。

介紹了大戰(zhàn)場(chǎng)泵站的基本情況,對(duì)該泵站由于事故停泵水錘造成壓力管道破壞的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了調(diào)查.基于水錘理論并運(yùn)用水錘特征線法,建立了事故停泵水錘計(jì)算的數(shù)學(xué)模型,模擬了事故停泵水力過渡過程中的水泵參數(shù)及壓力變化過程,繪制了該泵站事故停泵的最大、最小水頭包絡(luò)線.通過計(jì)算結(jié)果及對(duì)泵站壓力管道破壞情況的分析,得出此次管道破裂是由于事故停泵產(chǎn)生過高水錘壓力,沿管線多處出現(xiàn)負(fù)壓,管道存在質(zhì)量問題等原因造成.提出的解決方法是更換破壞的管道,同時(shí)在管道凸起(3#鎮(zhèn)墩)k0+075處及(6#鎮(zhèn)墩)k0+201處設(shè)進(jìn)排氣補(bǔ)氣閥,防止事故停泵時(shí)管道產(chǎn)生過大的負(fù)壓.

某核電站淡水輸水管線全長(zhǎng)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．

結(jié)合銀山前區(qū)熱電工程循環(huán)水泵房水錘破壞事故,介紹了水錘的危害及其防止,重點(diǎn)介紹了多功能水泵控制閥的水錘防護(hù)過程。

結(jié)合帶長(zhǎng)水平管道泵系統(tǒng)的特點(diǎn)，探討了在事故停泵水錘過程中，因氣體釋放而形成的含氣均勻流引起水錘波速的變化，建立了變波速條件下水錘計(jì)算數(shù)學(xué)模型及水泵端的邊界條件，計(jì)算分析了長(zhǎng)管道泵系統(tǒng)的事故停泵水錘過程，同時(shí)，根據(jù)計(jì)算分析的結(jié)果，研究了長(zhǎng)水平管道泵系統(tǒng)中水錘控制及防護(hù)問題．

長(zhǎng)距離、高揚(yáng)程管道輸水工程,受地形的影響呈現(xiàn)出復(fù)雜的空間布置特點(diǎn)。啟泵、事故停泵、正常輸水工況等引起的水流流速變化產(chǎn)生的氣體釋放、液體汽化、水柱分離及斷流彌合水錘等現(xiàn)象會(huì)使輸水系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。因此,合理地分析水錘發(fā)生的原因,調(diào)整輸水系統(tǒng)的空間布置形式,采用相應(yīng)的水錘防護(hù)設(shè)施,是優(yōu)化工程設(shè)計(jì)、確保工程安全運(yùn)行的關(guān)鍵。

結(jié)合某泵站事故停泵現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù),采用最大熵估計(jì)法分析壓力、流量、轉(zhuǎn)速等測(cè)試信號(hào)的時(shí)頻特點(diǎn),得出實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的主要污染是>50hz的高頻噪聲.利用小波包理論,采用自適應(yīng)閾值方法獲得無污染的去噪信號(hào),并與快速傅里葉變換(fft)去噪結(jié)果比較,同時(shí)進(jìn)一步分析去噪后的實(shí)測(cè)信號(hào),驗(yàn)證水錘仿真計(jì)算準(zhǔn)確度以及單向調(diào)壓塔防護(hù)效果.結(jié)果表明:兩種去噪結(jié)果雖然波形相似,但fft去噪同時(shí)明顯削弱了峰值點(diǎn)的有效信號(hào),而利用小波包理論,能夠有效去除噪聲污染,使去噪后的信號(hào)與原始信號(hào)保持相似性;空氣閥-調(diào)壓塔水錘防護(hù)措施效果明顯;采用水柱分離模型,能夠較為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)管線中出現(xiàn)的水錘壓力峰值、最大倒流流量及最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速,為系統(tǒng)安全評(píng)估提供依據(jù),但對(duì)第一次壓力峰值以后的多次氣穴潰滅與水柱彌合過程的模擬,存在明顯誤差,有待于建立更準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型.

在長(zhǎng)距離輸水工程中,管線在停電和停泵后由于水壓降低而誘發(fā)水錘現(xiàn)象,嚴(yán)懲危害管道的正常運(yùn)行,為了保護(hù)管道,通過多種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,如加大泵組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、設(shè)置空氣壓力罐、空氣閥、雙向穩(wěn)定塔等方案,最后選定在管道的沿線設(shè)置多個(gè)單向塔,通過各個(gè)單向塔的共同作用很好地解決了管道中的水錘問題;其結(jié)果可供長(zhǎng)距離供水工程中設(shè)置單向塔方案參考。

在給水系統(tǒng)中，水錘在小區(qū)給水泵房和二次加壓泵站常有發(fā)生，給整個(gè)給水管網(wǎng)帶來危害，特別是在高層建筑中，由于管網(wǎng)壓力較高，危害更大。因而水錘的防護(hù)是整個(gè)給水管網(wǎng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素，也越來越被人們所重視。本文結(jié)合某高層建筑給水系統(tǒng)停泵水錘事故，分析高層建筑給水系統(tǒng)中水錘形成的原因及其危害，提出了避免停泵水錘危害應(yīng)采取的措施。

曹妃甸工業(yè)區(qū)供水工程輸水管線長(zhǎng),在管線上游沿地形有兩處明顯的凸部,在水泵開、停機(jī)的水力過渡過程中有可能引發(fā)巨大的水錘升壓,特別是停電或其他原因產(chǎn)生的事故停泵可能引發(fā)水錘事故,嚴(yán)重危及供水工程的安全運(yùn)行。通過停泵水錘防護(hù)措施的比選,為確定實(shí)用可靠的水泵啟動(dòng)方案提供技術(shù)支持。

曹妃甸工業(yè)區(qū)供水工程停泵水錘防護(hù)措施的比選

長(zhǎng)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。

青草沙金海支線和南匯支線輸水距離長(zhǎng)、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。

管道系統(tǒng)水錘防護(hù)措施 在泵房及管道系統(tǒng)安裝完畢，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)在停 泵、停電的一剎那，管道系統(tǒng)會(huì)有一個(gè)很大的水的沖擊力，沖擊著水 泵、閥門和管路，有的可能水擊很輕，但有的卻很嚴(yán)重，更甚者會(huì)產(chǎn) 生嚴(yán)重的質(zhì)量事故，例如：閥門閥瓣、水泵葉片、管道系統(tǒng)等被水擊 擊碎、擊破，這種破壞就是水錘導(dǎo)致的，在國外工程中我們也遇到過 這樣的現(xiàn)象。 一、什么是水錘現(xiàn)象？ 水錘是在突然停電或者在閥門關(guān)閉太快時(shí),由于壓力水流的慣性, 產(chǎn)生水流沖擊波,就象錘子敲打一樣,所以叫水錘。水流沖擊波來回產(chǎn) 生的力，有時(shí)會(huì)很大，從而破壞閥門和水泵。水錘效應(yīng)”是指在水管 內(nèi)部，管內(nèi)壁光滑，水流動(dòng)自如。當(dāng)打開的閥門突然關(guān)閉，水流對(duì)閥 門及管壁，主要是閥門會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力。由于管壁光滑，后續(xù)水流在 慣性的作用下，迅速達(dá)到最大，并產(chǎn)生破壞作用，這就是流體力學(xué)當(dāng) 中的“水錘效應(yīng)”，也就是正水錘。在供水管道建設(shè)

濕式除塵設(shè)備進(jìn)行加注水、排污以及自動(dòng)清洗過程中,在電磁閥的啟閉以及水泵的啟停時(shí)常引發(fā)水錘現(xiàn)象。本文在歸納常用水錘防護(hù)措施的基礎(chǔ)上,探討了活塞式水錘吸納器及復(fù)合式排氣閥在濕式除塵設(shè)備水錘防護(hù)中的應(yīng)用。

針對(duì)高揚(yáng)程泵站發(fā)生的水錘破壞,設(shè)計(jì)出了一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的水錘消除器

針對(duì)我國某長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)距離輸水工程的管道運(yùn)行安全。

本文重點(diǎn)介紹了高揚(yáng)程大流量條件下長(zhǎng)距離輸水條件下產(chǎn)生的水錘的特點(diǎn),研究了關(guān)于水錘的主要算法.文中從管材粗糙度的選擇及高揚(yáng)程大流量輸水中的減壓?jiǎn)栴}研究了高揚(yáng)程大流量輸水的水力學(xué)問題,介紹了高揚(yáng)程大流量輸水容易產(chǎn)生的水錘,并以某工程項(xiàng)目為例,用計(jì)算機(jī)仿真模擬的方法研究了不同措施下水錘的防止效果,對(duì)此類工程的安全運(yùn)行起到一定的指導(dǎo)作用.

以辛安泵站供水工程停泵水錘為例，采用數(shù)值模擬的方法計(jì)算泵站4臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行工況下的管路的壓力狀況，發(fā)現(xiàn)4臺(tái)機(jī)紐并聯(lián)運(yùn)行工況下發(fā)生停泵水錘時(shí)管路正負(fù)壓及水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不滿足泵站規(guī)范要求，提出了安裝兩階段液控蝶閥、增加進(jìn)排氣閥、增大機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量3種防護(hù)措施保證供水系統(tǒng)安全運(yùn)行并進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。結(jié)果表明，僅安裝兩階段液控蝶閥時(shí)，管路最大正壓、水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速可滿足規(guī)范要求，但管路負(fù)壓仍不滿足規(guī)范要求；兩階段液控蝶閥加進(jìn)排氣閥聯(lián)合防護(hù)時(shí)，可有效改善管路負(fù)壓?jiǎn)栴}，但仍不滿足規(guī)范要求；兩階段液控蝶閥加進(jìn)排氣閥并提高機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量10％聯(lián)合防護(hù)措施時(shí)，可有效改善管路正負(fù)壓?jiǎn)栴}及水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，且辛安泵站可以安全運(yùn)行。

泵站出口同時(shí)裝設(shè)閘閥和逆止閥時(shí),以往大多數(shù)是泵出口先裝閘閥,然后再裝逆止閥。本文將討論先裝逆止閥后裝閘閥的優(yōu)點(diǎn)及其對(duì)水錘防護(hù)的作用。

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．