停泵水锤计算及其防护措施环境保护论文

停泵水锤计算及其防护措施环境保护论文摘要：简要介绍了停泵水锤的计算依据，并采用计算机软件模拟实际工程的停泵水锤工作情况。根据多项工程的实测和计算机模拟结果，提出了泵房和输水管线设计中应注意的问题以及停泵水锤的防护措施。

关键词：停泵水锤防护措施

停泵水锤是水锤现象中的一种，是指水泵机组因突然断电或其他原因而造成的开阀状态下突然停车时，在水泵及管路系统中，因流速突然变化而引起的一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象。一般情况下停泵水锤最为严重，其对泵房和管路的安全有极大的威胁，国内有几座水泵房曾发生停泵水锤而导致泵房淹没或管路破裂的重大事故。

1、停泵水锤的计算原理

停泵水锤的计算有多种方法：图解法、数解法和电算法。其基本原理是按照弹性水柱理论，建立水锤过程的运动方程和连续方程，这两个方程是双曲线族偏微分方程

在波动学中，直接波和反射波的传播在坐标轴（h，v）中的表现形式为射线，即特征线。它表示管路中某两点处在水锤过程中各自相应时刻的水头h与流速v之间的相互关系。为了方便计算机的计算，将上述方程组变换为水头平衡方程和转速改变方程，即成事故停泵时水泵的两个边界条件方程式：

通过上述两式的联立，采用牛顿—莱福生迭代公式，可以解出v

和β的近似数值。

将水泵的全面性能曲线改造为仅与转速和流速有关的全面性能曲线，以便计算机在解方程时取值，即：

2.1假设为有阀管路停泵水锤

①普通止回阀

②缓闭止回阀

③管路发生断流停泵水锤（即弥合水锤）

2.2结论性意见

为了避免停泵水锤的危害，可在如下方面采取措施：

①对于无逆止阀的管路系统

这种停泵水锤的情况并不严重，最大的水锤值为几何扬程的1.40倍左右，须注意的是水泵机组倒转和水大量倒流造成的损失和危害。一般情况下，无逆止阀管路主要应避免水泵机组的长时间过度倒转，以防水泵轴套松脱和机组共振。

②对于装有普通止回阀的管路系统

这种停泵水锤的情况较为严重，最大的水锤值为几何扬程的1.90倍左右。输水距离在1.2～5.0 km范围时，管线愈长，停泵水锤值愈大。管线长度超过5.0 km，长度继续增加对上述参数影响较小。几何扬程增高，停泵水锤值也愈大。

③对于装有缓闭逆止阀的管路系统

缓闭逆止阀的使用应结合具体情况，快慢两个阶段的关阀历时应根据泵房水泵性能和输水管路的边界条件进行计算机模拟，得出

最佳的理论时间组合，并在试验运行中调整，以期获得最佳关阀历时和快慢两个阶段的关阀历时的分配。

④普通逆止阀管路中有弥合水锤发生

在输水管路布线时应尽量避免纵坡的突然变化，特别要防止出现“驼峰或膝部”，否则可能导致发生弥合水锤，而弥合水锤的最大压力值为几何扬程的3～5 倍，其对泵房和输水管路系统将产生极大的危害。

3、停泵水锤防护措施

由于停泵水锤可能导致泵站和输水系统发生严重事故，因此有必要根据具体情况采取相应的措施来消除停泵水锤或消减水锤压力。

①降低输水管线的流速，可在一定程度上降低水锤压力，但会增大输水管管径，增加工程投资。

②输水管线布置时应考虑尽量避免出现驼峰或坡度剧变。

③通过模拟计算，选用转动惯量gd2较大的水泵机组或加装有足够惯性的飞轮，可在一定程度上降低水锤值。

④设置水锤消除装置

a.双向调压塔：在泵站附近或管道的适当位置修建，双向调压塔的水面高度应高于输水管道终点接收水池的水面高度并考虑沿管道的水头损失。

b.单向调压塔：在泵站附近或管道的适当位置修建，单向调压塔的高度低于该处的管道压力。当管道内压力低于塔内水位时，调

压塔向管道补水，防止水柱拉断，避免弥合水锤。

c.气压罐：它利用气体体积与压力的特定定律工作。随着管路中的压力变化气压罐向管道补水或吸收管路中的过高压力，其作用与双向调压塔类似。

d.水锤消除器：它安装于止回阀附近，管道中的水锤压力通过开启的水锤消除器泄掉。

e.缓闭止回阀：这种阀门可以根据需要在一定范围内对阀门关闭时间进行调整。

参考文献：

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