核岛重要厂用水系统停泵水锤计算分析
停泵水锤计算案例
停泵水锤计算案例想象一下，有这么一个超级简单的供水系统，就像你家院子里自己搞的一个小水泵抽水装置，给小花园浇水的那种。
这个小水泵呢，它以一定的速度把水从一个小水池里抽到一根长长的水管里，这个水管直径假设是5厘米（就这么个方便计算的数哈），长度呢，算它20米吧。
水泵正常工作的时候，水流速度稳定在每秒2米。
这就好比一群小水人儿，排着整齐的队伍，每秒前进2米的速度在水管里行军呢。
现在突然停泵了，就像小水人儿的指挥官突然喊“停”！这时候水锤现象就可能要出现啦。
我们先得算出水管里水的惯性力，这就跟汽车突然刹车，车上的东西因为惯性往前冲是一个道理。
根据一些物理知识（别怕，很简单的），惯性力的公式大概是这样：F = ρ × V × L × a，这里的ρ是水的密度，我们都知道水的密度大概是1000千克每立方米；V就是水管的体积，V = π × (r^2) × L，r是半径，r = 2.5厘米也就是0.025米，L是水管长度20米；a是水的加速度，这个加速度可以根据水流速度的变化和时间来算，假设这个水泵停止的时间特别短，比如0.1秒（就是一瞬间就停了），那加速度a = (2)/(0.1) = 20米每二次方秒。
先算水管体积V = 3.14 × (0.025^2) × 20 = 0.03925立方米。
然后算惯性力F = 1000 × 0.03925 × 20 = 7850牛顿。
这个惯性力就可能导致水锤现象，水锤产生的压力变化也能算个大概。
压力变化的公式是Δ P = ρ × a × Δ L，这里的Δ L可以简单理解为水在那一瞬间因为惯性多走或者少走的距离，我们可以近似看成在0.1秒内按照原来速度走的距离，也就是2 × 0.1 = 0.2米。
那Δ P = 1000 × 20 × 0.2 = 4000帕斯卡。
关于停泵水锤的分析及防护
关于停泵水锤的分析及防护摘要：介绍了停泵水锤的危害及其防护措施，并且介绍了在具体的技术条件下，通过电算法这种水锤计算来正确进行停泵水锤分析、判断停泵水锤危害，从而采取有效地防护措施来消除其危害。
关键词：停泵水锤防护措施特征线法随着城市化建设的进展，各类泵站也日益增多，而如何保证泵站及管路系统安全运行，免遭水锤破坏，越来越重要。
在压力管流中因流速剧烈变化引起动力转换，从而在管路中产生一系列急骤的压力交替变化的水力撞击现象，称为水锤现象。
水锤是流体的一种非恒定流动，及液体运动中所有空间点处的一切运动要素（流速、加速度、动水压强、切应力和密度等）不仅随空间位置而变，而且随时间而变。
1. 停泵水锤的危害在安装有离心泵的水泵站中，因突然事故断电或其他原因而突然（开阀）停泵时，则在压水管内首先产生压力下降；随后视流速大小及管路系统情况而产生程度不同的压力上升，即停泵水锤。
泵站中发生水锤事故的现象，较为普遍，其中以地形复杂、高差起伏较大的我国西北、西南地区，尤为突出。
根据以前各地区有记录的水锤事故调查可看出：泵站中多数水锤事故的结果是轻则水管破裂，止回阀的上顶盖或壳体被打坏大量漏水，造成暂时供水中断事故；重则酿成泵站被淹没，泵船沉没等严重事故。
个别的，还因泵站水锤事故，造成冲坏铁路路基、损坏设备、伤及操作人员造成人身伤亡等次生灾害。
在农田灌溉泵站中，常因扬程高、流量及功率较大，故其水锤危害及影响毫不亚于给水工程系统，人们还特别将泵站水锤的危害列为泵站三害（即水锤、泥砂、噪声）之一。
2. 停泵水锤防护措施泵系统中停泵水锤这一水力过渡是由降压开始的。
因此，目前已有多种防护措施来解决这类由降压波的发生与传播开始的水锤升压问题，其出发点多数是建立在对停泵水锤危害的早期防治上并大致可归纳为四种类型：2.1 注水（补水）或注空气（缓冲）稳压，从而控制住系统中的水锤压力振荡，防止了真空和断流空腔再弥合水锤过高的升压。
属于这种类型的有（双向）调压塔、单向调压塔或单向调压（水）池、空气罐以及注空气(缓冲)阀等。
水锤的计算资料讲解
水锤的计算水锤的计算电站有压引水系统中，由于管道阀门突然启闭或水轮机突然失去负荷等原因，将引起压力管道、水轮机蜗壳的等压强和流速等水力要素随时间急剧变化。
明渠或河道中，因暴雨径流、潮汐、溃坝、闸门启闭、水电站或水泵站的调节以及地震影响等，都会引起明渠或河道上下游水位、流量等水力要素随时间的变化，这些都属于非恒定流现象。
从物理本质上讲，上述有压管道或明渠的非恒定流都属于某种扰动引起水流中流速、压强、流量、水位等水力要素的变化，并沿管道或明渠的上下游发展的现象。
在物理学中把这样的扰动在介质中的传播现象称为波。
有压管道和明渠中的非恒定流就是这样一种波，波所到之处，破坏了原先的恒定流状态，使该处的水力要素随时间发生显著变化。
由于有压管道没有自由表面，非恒定流现象表现为压强和密度的变化和传播，因此需要考虑液体的可压缩性和管壁弹性变形的影响。
而明渠水流有自由表面，非恒定流现象表现为水位、流量的变化和传播，液体的密度可视为常数。
可见，这两种波传播特点是不一样的，有压管道非恒定流产生的波要以弹性波的形式传播，水流运动过程中起主要作用的力是惯性力和弹性力；而明渠非恒定流主要以重力波的形式传播，水流运动过程中起主要作用的力是惯性力和重力。
两者的共同点是流速和流量均随时间发生显著变化。
本章先研究有压管道非恒定流。
在有压管道系统中，由于某一管路元件（如阀门）工作状态的突然改变，导致液体的流速发生急剧变化，同时引起管内液体压强大幅度波动，这种压强波动在管道中交替升降来回传播的现象称为水击现象。
由于发生水击现象的同时，可能伴随着发生锤击管壁般的响声，故水击又称水锤。
水击可能导致管道系统强烈振动、出现噪声和气穴，甚至使管道严重变形或爆裂。
管道系统中阀门的突然开启或关闭、管道系统中水泵的突然停机、水电站在运行过程中由于电力负荷的突然改变而迅速启闭导水叶或闸阀等，都是工程实际中常见的水击现象。
另外在水电站引水系统中，为了削弱水击影响的强度和范围，常在引水系统中设置调压井。
核电厂泵站水锤现象的形成与危害分析
核电厂泵站水锤现象的形成与危害分析摘要水锤是输水管道中由于流速突变引起的一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象,严重影响核电厂泵站的安全运行。
本文着重论述了这一现象的概念、形成原因、危害及其防护措施。
对泵站纯化水系统进行设计,以改进水锤防护措施。
关键词核电厂;水锤;危害分析0引言国家核电中长期发展规划明确指出:核能已成为人类使用的重要能源之一,核电是电力工业的重要组成部分,核电不造成对大气的污染排放,在国际社会越来越重视温室气体排放、气候变暖的形势下,积极推进核电建设,是我国能源建设的一项重要政策。
目前,我国正大力发展核电事业,泵站又是核电站一回路系统中唯一高速旋转的设备,其安全、稳定的运行至关重要。
水锤现象是破坏泵站系统的重要原因之一,对泵的部件和管壁产生很大的冲击,使得过流部件损坏,管壁破裂,甚至酿成事故而危及泵站的安全运行。
分析泵站系统中水锤的发生与发展,科学地估计它可能带来的危害,及时采取措施,避免或减少水锤带来的损失,对于保证泵站系统的安全运行具有重要的意义。
1核电站泵站水锤现象的形成原因1.1水锤现象水锤现象是指在有压力管路中,由于某种外界原因(如阀门突然关闭、水泵机组突然停车)使水的流速突然发生变化,从而引起压强急剧升高和降低交替变化的想象。
在核电站供水系统中,由于阀的启闭或水泵的启动与突然停机,造成管道中水流速度的突然变化,进而引起管道压力的急剧变化,在流速与压力的变化过程中,水泵的流量、扬程、转速等参数亦随之发生瞬间的变化,这种现象称为泵站水锤现象。
该现象可导致管道内压力的变化,变化量可由下式计算:其中,表示增加的压力水头,表示水锤传播速度,是重力加速度,为速度的改变量。
对于常规水泵中引起的最大水锤压力在左右,并以速度迅速传递至整个管道系统,如果管道某处存在缺陷或强度不够,就可能发生水锤爆管和设备损坏,导致事故发生。
1.2核电站泵站水锤现象的分类及形成原因核电站一旦正常运行,水泵将不间断的高速旋转,由于复杂的水质环境和操作人员控制的人因因素给水锤现象的产生提供了条件,如:1)阀门突然开启或关闭;2)水泵机组突然停车或开启;3)单管向高处输水(供水地形高差超过20米);4)水泵总扬程(或工作压力)大;5)输水管道中水流速度过大;6)输水管道过长,且地形变化大等。
并联泵系统中部分水泵断电的水锤计算
乙 O
产 、
C 水锤
一
:
关键 词
计算
并联泵 系统
部分 水泵 断 电
Q 一 C
`
,
+ a C H
`
式中 Q
:
`
1
水锤 计算 方 法 水 锤计 算 的 特 征 线法 易 于 建 立 数 学 模
, , , 。
— H — 压
:
管道 第 i 个 等分 节点 处的流 量 管道 第
;
;
i
等 分 节 点处 的瞬 态 测
一
,
以 装 有 两 阶段 缓 闭 蝶 阀 的并 联 泵 系 统
,
以 得 出负水 锤特 征线 方程 “〕
C十
:
为 例 采 用 特 征 线 法 推 导 出 了 部 分 水 泵 事故 断 电
。
Q 一 C
、
,
其 余 水 泵 正 常 运 行 情 况 下 的水 锤 计 算 公 式
a C H
,
户.
1 . 卜 1 、
。
管水 头
e =
n ,
型 适 合计 算 机 计算
, ,
目前 已 得 到 广 泛 应 用
e
。
,
e
。
下 面采 用 特 征 线 法 以 不 同 型 号 的 两 台 泵 并 联 每台 泵 出
,
C C
,
户
H H
C
,
卜:
— +
1
计算 常数
C Q
a I a
、 ,
一
一 C刃 一 C刃
i
`
一
1
{Q
,
卜 1
PIPENET在常规岛主给水系统水锤分析中的应用
PIPENET在常规岛主给水系统水锤分析中的应用摘要：核电站常规岛主给水系统水锤现象主要出现在阀门快速关闭、泵启停工况，水锤现象会导致较强的压力脉动，如处理不善会导致管道的剧烈振动甚至破裂。
为了较真实地模拟水锤现象，应用PIPENET软件对水锤力进行分析计算，得出了水锤力的影响因素，计算结果对主给水系统设计压力取值具有重要影响。
关键词：常规岛，主给水，水锤，PIPENET，设计压力引言按照《核电厂常规岛汽水管道设计技术规范》[1]，高压给水管道设计压力应取给水泵关闭扬程与给水泵进水压力之和，但一般情况下，常规岛主给水系统设计压力取值均高于规范值，主要考虑阀门快速关闭、泵启停工况引起水锤时的压力波动。
为计算水锤力的大小，采用PIPENET水力计算软件计算水锤力。
1 主给水系统产生水锤的原因主给水系统管线上快关阀门主要有给水隔离阀和给水调节阀，其中给水调节阀关闭时间最短，M310和AP1000堆型给水调节阀关闭时间最多为5s，因此，必须对主给水管道进行瞬态计算，以确定水锤力的大小，瞬态计算工况时应考虑给水调节阀快关和给水泵启停两个因素。
2 水锤力计算的理论基础为求解水锤导致的压力升高问题，需要建立基本方程，基本方程与相应的边界条件联立，用解析方法或数值计算方法求解水锤值。
水锤力的求取需要利用动量方程和连续性方程对管系中给水的压力和流速进行计算。
3 应用PIPENET软件建模以某1000MW级核电机组主给水系统为例建立模型，设定方法如下。
3.1 边界条件在进行瞬态分析前，PIPENET程序需要设定初始稳态工况，在发生给水调节阀突然关闭工况时，机组多数情况下是处于额定功率运行工况，因此初始稳态工况按额定功率运行工况进行设定。
额定功率运行时，该接口处工作压力为74.23 bar.a，每条管线流量为538.7kg/s。
除氧器压力按恒压条件设定，压力值取TMCR热平衡中除氧器处压力，设为9.21bar.a。
核岛与常规岛接口按恒压条件设定，压力值取额定功率运行工况压力，设为74.23 bar.a。
停泵水锤的计算方法详解
停泵水锤的计算方法详解停泵水锤计算及其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。
停泵水锤值的大小与泵房中水泵和输水管路的具体情况有关。
在泵房和输水管路设计时应考虑可能发生的水锤情况，并采取相应的防范措施避免水锤的发生，或将水锤的影响控制在允许范围内。
我院在综合国内外关于水锤的最新科研成果并结合多年工程实践的经验，以特征线法为基础开发了水锤计算程序。
这一程序可较好地模拟各种工况条件下水泵及输水管路系统的水锤状况，为高扬程长距离输水工程提供设计依据。
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。
运动方程式为：连续方程式为：式中H ——管中某点的水头V——管内流速a——水锤波传播速度x——管路中某点坐标g——重力加速度t——时间f——管路摩阻系数D——管径通过简化求解得到水锤分析计算的最重要的基础方程：H-H0＝F(t-x/a)+F(t+x/a) (3)V-V0＝g/a×F(t-x/a)-g/a×F(t+x/a) (4)式中F(t-x/a)——直接波F(t+x/a)——反射波在波动学中，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：F1＝PM-BQv+H n(β2+v2)(A0+A1x)-ΔH0v2/(τ2)＝0 (5)F2＝(β2+v2)(B0+B1x)+m0-C3(β0-β)＝0 (6)式中β——N/N n(实际转速/额定转速)v——Q/Q n(实际流量/额定流量)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。
停泵水锤的基本理论及计算方法
停泵水锤的基本理论及计算方法一、停泵水锤的基本理论在压力管流中因流速剧烈变化引起水分子动量转换，从而在管路中产生一系列急骤的压力交替变化的水力撞击现象，称为水锤现象。
它是流体的一种非稳定流动，在液体运动中所有空间点处的一切运动要素不仅随空间位置而改变，而且随时间而改变。
水锤可从多个方面进行分类，根据不同的划分方法分为以下四种：(1)直接水锤和间接水锤；(2)起泵水锤、停泵水锤和关阀水锤；(3)刚性水锤和弹性水锤；(4)无水柱分离产生的水锤和水柱分离产生的水锤。
停泵水锤是指水泵机组因突然断电或其他原因而造成开阀突然停车时，在水泵及管路系统中，因流速突然变化而引起一系列急骤的压力夺替升降的水力冲击现象。
停泵水锤发生的主要特点是：突然停泵后，水泵由稳态进入水力过渡过程，主动力矩的消失使水泵机组失去了正常运转时的力矩平衡状态，在惯性的作用下继续保持正转，但转速降低。
广一水泵机组突然降低的转速导致压力降低和流量减少，所以压力降低先在泵站处产生。
此降压波由泵站及管路首端向管路末端的高位水池传播，并在高位水池处产生升压波，此升压波由高位水池向泵站及管路首端传播。
压力管路中的水，在停泵后的最初瞬间，主要依靠惯性作用，向高位水池以逐渐减慢的速度继续流动，在重力和阻力的作用下，使其流速降低至零，但这样的状态是不稳定的；管路系统中的水因重力水头的作用又开始向水泵站倒流，且速度逐渐增大，以后的技术特点，由水泵压出口处不同的边界条件来决定。
水柱分离产生的水锤现象，是指在管路系统中出现了大空腔，当大空腔溃灭，即两股水柱重新弥合时，大空腔内的水蒸气会迅速凝结，两股水柱互相猛烈碰撞，造成升压很高的断流弥合水锤现象。
关于水柱分离产生的原因，有两种论点，分别为：“拉断说”和“汽化说”。
“拉断说”认为：当水锤波在管路系统中传播时，水体质点呈现出周期性的疏密变化，水体质点群时而受压，时而受拉，由于水体的承拉能力非常差，当承受不住拉力时，连续水柱就会断裂，并彼此分离开，产生一些大空腔，破坏了水流的连续性，造成水柱分离。
核电站主给水隔离阀关闭引起水锤的解析
核电站主给水隔离阀关闭引起水锤的解析中国泵业网1概述在核电站发生事故的情况下，设计要求隔离阀必需在5s内封闭，将核岛与外界隔离，避免辐射泄漏。
对于大流量系统，隔离阀快速封闭会产生水锤，对阀门和管道产生动力作用，系统设计中必需考虑水锤产生的影响。
2水锤原理当管路中的阀门因某种原因动作时，使得流体发生瞬态变化，阀门上下游压力随之改变。
若阀门动作速度很快则产生压力突变，压力突变以声波的形式沿管道传播，形成水锤。
管道内声速a、水锤周期T和流体的压力突变幅值Λp为式中a———管道内声速，m/sT———水锤周期，sΛp———阀门快速关闭产生的直接水锤压力，MPaK———体积弹性模量，MPaρ———流体密度，kg/m3D———流体直径，mme———管道壁厚，mmΔυ———流体速度变化，m/s全管轴向固定管道自由当管壁较厚时，可忽略不计。
3水锤载荷计算当阀门完全关闭时间小于水锤半周期时，水锤为直接水锤，载荷较大。
当阀门完全关闭时间大于水锤半周期时，水锤为间接水锤，载荷较小。
根据水锤的现象和理论公式，水锤载荷计算有图解法、特征线解法和有限差分法。
水锤专用计算软件大部分使用特征线解法，本文使用通用热工流体分析软件RELAP5计算，RELAP5用于水锤分析可以得到接近二阶的计算精度，并且RELAP5能够分析水和蒸汽两相流体，处理空泡、闪蒸、气泡和冷凝溃灭等问题。
3.1理论解对比为验证RELAP5计算的合理性，使用RELAP5分析简单的水锤模型，其结果与理论值对照。
以阀门快关模型（图1）为例，计算水锤载荷。
管道型号为355.6×20mm，三段管道的长度分别为4.878m、9.3m 和3.878m，上游流体的压力为5.651MPa，温度为493.15K，流速为3.58m/s。
上游阀门快速关闭，根据式（3）得到下游管道产生的水锤压强为3.83MPa。
使用HYTRAN程序计算水锤（图2）。
使用RELAP5程序建立流体模型，得到计算结果（图3）。
泵系统不同出流方式下的水锤计算分析
泵 系统在 自由出流 方式与 淹没 出流方 式 的水 力过 渡过
程 进行计 算分 析 。
２ 泵站基 本资料
某泵 站安 装 ｌ ２台 离 心 泵 ，每 ３台水 泵 为 一 组 ， 构成 １ 泵系统 ，泵 站共 由 ４个泵 系统 组成 。每个 泵 个
系统 由 ３台水 泵采 取 “ 管 三机 ” 合 输 水 方 式 ，每 一 联 台泵 出水 支管上 安装 一只 液控蝶 阀 。
ｌ ｐ ｖ ｌｅ ｏ ｉ—ｎ ｅ ａｖ ｒ ｏ ｅ ｅ ｓ ｒ ｏ ｂ ｎｓａｌ ｄ ｉ ｕｍｐ ｓ ｓｅ ｆａ ａｖ ｒａ ｒｉｌ ｔｖ ｌｅａ ｅ ｎ ｔｎ ｃ ｓ ａｙ ｔ ｅ ｉ ｔｌｅ ｎ ｐ ｙ ｔ ｍ．Ｈｏ ｖ ｒ ｌｒ ｎ ｒ ｙｗｉ ｅ ｌｓ ｙ ｔ ｒ ｅｏ ｔｌｗ ｗｅ ｅ ，ｎｏ ｅｅ ｅ ｇ ｌ ｂ ｏ ｔｂ ｈｅｆｅ ｕｆｏ ｌ
写 自由出流下 出水管 出 口断 面节点 方程 。 泵系统 自由出流 时 出水 管 出 口断面 以上为 自由出
停泵水锤及控制措施
式 中 － 一管中某点的水头 一 一 管内流速 ｄ 一一水锤波传播速度 一一 管路 中某 点坐标 ｇ ～ 一重力加速度 卜 一时间 ｆ － 一管路摩阻系数 Ｄ一一管径 将上述基础方程经过转换成为便于计算机计算 的特殊方程 就可 以通 过计算机模拟 各种 工况下 的水锤情况 。现 引用茹可夫 斯基水锤 公式对停泵水锤 的物理现象进行进行简单叙述 。 茹可 夫斯基水锤 公式 ：△ 辟＝（ Ｖ ０ ． ） 式 中 △ 日－ ＿ 一产生水锤时的水击力 （ ｍ・ Ｈ ， Ｏ） 口 一一水锤 波传播速 度，若暂不考虑介 质、管壁材料 的弹 性系 数和 管壁 厚度 ，近似取 ａ ＝ １ ０ ０ ０ ｍ ／ ｓ
程的１ ． ６ 倍左右。
两 台水泵并联运行
１ ５ ２
１ ４ ９
４ ． ３泵出口设置缓 闭逆止 阀的管路 系统 缓 闭逆止 阀对于 降低停泵水锤有 明显效果 。计算机模拟结 果表明 ：调整理 想的缓闭逆止 阀管路 的停泵水锤值可控制为几
工程技术
水 电工程
２ ０ １ ５ 年５ 月 ・ ９ １・
停泵水锤及控制措施
李 璇
（ 中核 辽宁核 电有 限公 司 ，辽宁葫芦岛 １ ２ ５ １ ０ ０ ）
摘 要 ： 本 文论述 了停 泵水锤的基本计算原理 ，并对 实际工程 的水锤计算机程序模拟数据进行 分析 ，提 出了防护停泵 水锤
，
２ ０ ％
３ ． ４ 泵出口设置普通止 回阀时 断流停泵水锤 （ 即弥合水锤 ）工
况
假设 出水 管在距 泵 出 口４ ０ｍ 出穿越 障碍物 形成 了驼 峰， 停泵时此处将发生 弥合水锤 ，经计算机模拟结果如表 ４ 示。 表４普通止 回阀管路发生弥合水锤计算结果
压水堆核电厂三回路停泵水锤数值模拟
核 动 力 工 程Nuclear Power Engineering第26卷 第5期 2 0 0 5 年10月V ol. 26. No.5 Oct. 2 0 0 5文章编号：0258-0926(2005)05-0502-05压水堆核电厂三回路停泵水锤数值模拟刘志勇1，刘光临1，苏锋杰2（1. 武汉大学动力与机械学院，430072；2. 大亚湾核电站，广东深圳，518124）摘要：应用停泵水锤的基本理论，建立了压水堆核电厂三回路水泵、泵出口阀、冷凝器和出水虹吸井等边界条件的数学模型，并采用特征线法进行求解。
结合工程实例计算说明，泵出口阀的关闭程序对水锤压力的影响较大，水泵出口采用两阶段关闭液控蝶阀可以有效减小停泵水锤压力，但其关闭程序应在水锤数值模拟分析的基础上优化确定。
关键词：三回路；停泵水锤；数值模拟；核电厂 中图分类号：TL33 文献标识码：A1 前 言水锤是压力管道内流体运动速度骤然发生变化而引起的水压力的瞬变过程，是核电厂管路循环系统运行中经常发生的一种压力波动现象；过高的水锤升压将对系统的安全运行构成威胁。
据有关资料[1]介绍，三回路发生的水锤事故约占压水堆核电厂水锤事故的9%，意外停电或机械故障造成水泵突然停止运行是导致三回路水锤事故发生的主要原因。
因此，对压水堆核电厂三回路停泵水锤进行数值模拟，进而采取合理的水锤防护措施，对于保证系统稳定、安全运行具有重要意义。
近年来，国内外对管道系统水锤的研究已取得了不少成果[2，3]，并成功地解决了一些长距离供水工程和火电厂循环水中的水锤问题[4，5]，但有关核电厂管路循环系统水锤问题研究成果的论文发表较少。
本文针对压水堆核电厂三回路事故停泵水锤的特点，对系统各个组成部分尤其是冷凝器边界条件的数学模型进行了研究，并结合工程实例对该类系统的停泵水锤数值模拟方法进行了详细的介绍，对类似循环水系统的水锤防护研究具有参考意义。
2 数值计算方法水锤的基本方程由连续性方程和运动方程组成。
停泵水锤的计算原理
停泵水锤的计算原理停泵水锤的计算原理水泵是用于将水或其他液体从低处输送到高处，或从远处输送到近处的机械设备。
水泵系统由许多不同的部件组成，其中一个重要的部分就是阀门。
阀门的作用是控制水流的流量和方向。
在某些情况下，当阀门突然关闭时，会产生一种称为“水锤”的现象。
水锤是由于突然停止水流而导致的一种瞬间峰值压力。
当水的流动速度被迅速减缓时，水流中的动能会被转化为静能，导致水压突然增加，形成了水锤效应。
这种过度压力可以使管道破裂，阀门关闭，压力表爆炸等，因此需要采取措施来减少或消除水锤。
为了避免水锤，我们需要计算水锤的产生和消除所需的时间，并采取相应的措施。
通过计算，我们可以确定水锤的大小和持续时间，进而采取防止水锤的措施。
水锤计算原理：1. 计算水锤压力：水锤压力的计算是防止水锤的主要措施。
水锤的压力取决于如下因素：- 关闭阀门的速度- 管道长度和直径- 管道内水的流速- 阀门的尺寸和类型- 水的密度和粘度2. 计算水锤时间水锤的时间取决于以下因素：- 关闭阀门的速度- 管道长度和直径- 管道内水的流速- 阀门的尺寸和类型3. 计算水锤产生的力水锤产生的力可以用以下公式计算：F = ΔP × A其中，F是水锤产生的力；ΔP是水锤产生的压力；A是阀门的内径。
4. 采取措施为了避免水锤，可以采取以下措施：- 安装减压阀：通过降低压力来减少水锤效应。
- 安装吸声器：吸收水锤的能量，减少其压力。
- 增加开关阀门速度：减少水锤的产生时间。
- 使用防水锤措施：使用相应的水平面处理装置防止水流势能产生水锤效应。
- 更换阀门类型：更换可控制水流速度的阀门来降低水锤效应。
总结：水锤是由于阀门关闭后产生的瞬间压力峰值，当水流中的动能被迅速转化为静能时产生。
为了减少或消除水锤，需要计算水锤的大小和持续时间，并采取相应的措施。
采取措施的方法包括安装减压阀，安装吸声器，增加开关阀门速度，使用防水锤措施和更换阀门类型等。
事故停泵水锤计算模型参数局部敏感性分析
事故停泵水锤计算模型参数局部敏感性分析1 研究背景随着我国社会经济的逐步发展，水资源供需日益紧张。
为缓解供需之间的矛盾，大型泵站管道调水工程修建得越来越多，因此开展保障输水工程安全运行方面的研究意义重大。
水锤的防护是泵站设计过程中的重点，国内外学者对此开展了大量的研究[1-3]。
基于水锤计算模型并结合数值模拟的方法，为泵站设计时如何采取安全经济的水锤防护措施提供了有效手段[4-6]。
然而，由于模型参数之间的非线性关系及模型自身的不确定性，给模型的参数识别带来了一定的困难，为选取最优防护条件来调整模型参数以达到预期的防护效果带来了阻碍。
如何根据输水要求来构建输水模型，并高效地实现安全和经济的防护措施一直是研究的热点问题。
因此，开展对水锤计算模型敏感性的研究，可以加强对模型的认识，为水锤防护情景模拟时高效率地调整控制参数以快速达到预期防护效果提供参考。
模型敏感性分析是研究模型输入参数对输出结果影响程度大小的一种方法，它可以对影响模型的关键输入参数进行有效识别,具体可分为局部敏感性分析和全局敏感性分析两大类[7]。
现有的研究方法主要包括：Sobol法[8]、Morris筛选法[9-10]、傅立叶幅度敏感性分析方法(FAST，及EFAST)[11]等。
黄金良[12]、王浩昌[13]、赵磊[10]等分别利用SWMM模型，针对降雨径流或水质的局部或全局的敏感性进行了分析。
黄清华等[14]采用扰动分析的方法，针对SWAT模型径流参数敏感性开展了研究。
宋丹明等[15]，将Morris筛选法和EFAST运用于CERES-Wheat模型中进行敏感性分析，结果表明Morris筛选法在该模型中分析效果更好。
Xu X等[16]基于LH-OAT的方法，针对耦合模型SWAP-EPIC进行了参数的全局敏感性分析，为提高模型的精度提供了有效的参考途径。
在水锤计算模型方面，黄凯等[17]针对核电厂用水系统事故停泵工况，分析了管网高程差、水泵转动惯量、阀门关闭时间变化时水锤峰值(最大水锤压力)的对应变化趋势，但是并没有结合敏感性分析方法开展更进一步的研究。
常规岛系统水锤现象分析
科技视界
常规岛系统水锤现象分析
孙伟生 渊中核核电运行管理有限公司袁浙江 海盐 314300冤
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
揖摘 要铱本文分析某 核 电 厂 常 规 岛 系 统 管 道 发 生 过 的 水 锤 现 象 袁 对 常 见 的 水 锤 现 象 进 行 了 实 际 分 析 袁 为 了 消 除 水锤产生或限制水锤后果袁提出改进建议遥
员 水锤实例
渊员冤机组冷态启动时的水锤 如 汽 水 分 离 再 热 系 统 一 级 再 热 器 到 6# 高 加 的 疏 水管线 在机组并网投运汽水分离再热系统时袁一级再热器 疏水箱的疏水管线振动严重并发出很响的锤击声袁也引 发相连的管道振动袁由于疏水管线很长袁导致汽轮机厂 房多个房间有很大的锤击声袁并多次造成墙体结构及相 邻管线的损坏遥 同时对厂房工作人员产生很大的心里压 力袁尤其是不清楚原由的工作人员袁产生恐惧遥从现场实 际管线走向布置上来讲这根管线有一段七尧 八米长的 水平管道且标高最低袁两侧为垂直管道袁垂直管道一侧 垂 直 高 度 约 12 米 袁 另 一 侧 垂 直 高 度 约 5 米 遥 当机组停运后袁这段管道内聚积一些过冷的疏水遥 当液位控制阀有小的开度时袁 上游高温尧 高压的饱和 水突然降温尧 降压发生闪蒸袁 蒸汽遇到下游的过冷水 迅速冷凝袁 引发冷凝水诱导水锤遥 即使在投运前将管 道的过冷水疏净袁 同样也会发生水锤袁 主要原因是管 道处于过冷状态且管线太长遥 在后来的操作中采用在 机组并网后先打开液位控制阀前疏水阀对上游管道进 行疏水暖管袁 同时全开液位控制阀下游疏水阀袁 疏水 结束后关闭疏水箱疏水管道总隔离阀遥 待机组负荷到 15 % 满 功 率 时 液 位 控 制 阀 开 始 开 启 袁 再 根 据 主 控 室 在 线 实 时 流 量 指 示 渊 一 级 再 热 器 到 6# 高 加 疏 水 流 量 冤 微
核电站常规岛系统水锤现象分析
核电站常规岛系统水锤现象分析作者：李跃张海峰来源：《科技视界》2016年第10期【摘要】本文分析秦山第二核电厂常规岛系统管道阀门发生过的水锤现象，对常见的水锤现象进行了原理分析，为了限制水锤后果，提出改进建议。
【关键词】水锤；常规岛；振动1 核电站常规岛水锤常规岛的许多蒸汽系统如AHP、GSS、GCT、ADG、GPV、SIT、CVI等已发生过多起或大或小的水锤现象。
这些水锤现象有的击坏管线及其相关设备；有的引起安全阀的动作；有的使管线振动且发出很大的响声，造成许多破坏性的缺陷，水锤造成许多漏点带压堵。
按其发生的时期，可将这些水锤现象分为两大类：第一类发生在机组启动的时候（当蒸汽投运到冷态管线时）；第二类发生在机组正常运行时。
1.1 机组冷态启动时的水锤1.1.1 MSR A列二级再热器到7A高加的扫气管线水锤分析MSR A列二级再热器到7A高加的扫气管线，在机组启动时管线会振动并发出很响的水锤声。
从管线的结构上来讲这根管线有一段几十米长的接近水平的管道，当机组停运时很容易聚积一些过冷的凝结水（扫气调节阀前无疏水管线）。
当机组启动时，在投运MSR二级加热蒸汽时，其扫气先是排往CEX系统，在对管束均热后才转而排向7A高加。
在扫气完全转换完成前的这段时间里，此段管线极易发生冷凝水诱导水锤现象。
1.1.2 AHP5B高加到CEX001BA的紧急疏水管线水锤分析在机组启动时，AHP5B高加到CEX001BA的紧急疏水管线也发生过管道振动并发出很响的水锤声。
这是因为它也有一段比较长的管线，且AHP038VL有一点内漏。
当机组刚停运时这段管线中充满了过冷的凝结水，由于038VL漏量不大，它还没有来得及将其管线中的水全部排空，这时机组启动，渐渐的就有高温疏水和蒸汽进入CEX高压疏水扩容器，高压疏水扩容器内的压力逐渐升高，就会有一些蒸汽逆向经过038VL进入紧急疏水管线，这些被压入的蒸汽泡就会在充有过冷凝结水的管线中发生蒸汽泡溃灭水锤，当停机或B列高加解列时，蒸汽也可能反向流到紧急疏水管线中，发生水锤现象，如图1：现038VL的内漏现象已经消除，但7A高加的紧急疏水阀也有类似的内漏现象，如不修好可能也会发生上述的这种水锤现象。
核电厂辅助冷却水系统水锤计算与防护
核电厂辅助冷却水系统水锤计算与防护王学华;熊兴才;薛海青【摘要】对核电厂常规岛辅助冷却水系统由板式换热器改为管壳式换热器并取消升压泵的方案特点进行了定性分析，指出了系统方案改进后的辅助冷却水系统正常停运时会产生水锤现象。
通过对辅助冷却水系统建模定量计算了循环水泵停泵工况时的水锤最大压力，提出了通过调整阀门关闭时间消除水锤现象的防护方案并进行了计算验证。
%ABSTRACT:This paper,first of all,qualitatively analyzes the characteristic of the auxiliary cooling water system of the conventional island of the nuclear power plant which uses the tube heater instead of the plate heater,pointing out that water hammer phenomena may be caused in the improved system. The maximum pressure of the water hammer when the circulating water pump is shut down is simulated and calculated. Finally the paper proposes the water hammer prevention solution of regulating the valve closing time and certifies the scheme by calculation.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2014(000)009【总页数】4页(P102-105)【关键词】辅助冷却水系统;水锤计算;水锤防护【作者】王学华;熊兴才;薛海青【作者单位】中广核工程有限公司，广东深圳 518124;中广核工程有限公司，广东深圳 518124;中广核工程有限公司，广东深圳 518124【正文语种】中文【中图分类】TM623.1水锤是压力管道内流体运动速度骤然发生变化而引起的水压力的瞬变过程[1-3]，管道内水锤具有很大的破坏性，科学分析管道系统中的停泵水锤的发生和发展[4-7]，及时采取合理的防护措施对保证系统的安全运行有重要的意义[8]。
非能动先进核电厂主给水管道水锤模拟计算
非能动先进核电厂主给水管道水锤模拟计算盛美玲;田卫卫;丘锦萌;李军;于沛【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2015(049)0z1【摘要】核电厂主给水系统用以保证蒸汽发生器的冷却,主给水管道作为其中主要的压力管道,直接向蒸汽发生器提供所需温度、压力和流量的给水.由于压力管道易发生水锤现象,研究水锤对主给水管道的影响是主给水系统设计的重要内容.本文以非能动先进核电厂主给水系统的设计为例,通过PIPENET软件对主给水管道的水锤现象进行模拟计算,分析主给水隔离阀不同的关闭形式、不同的关闭时间及主给水泵不同的关闭时间对管道内水锤的影响.结果表明,主给水隔离阀的关闭时间越缓慢、主给水泵关闭时间越长,主给水管道内的水锤压力和载荷越小.对于主给水隔离阀的关闭形式,选择行程-时间曲线为先快后慢的类型,产生的水锤压力和载荷最小.【总页数】5页(P200-204)【作者】盛美玲;田卫卫;丘锦萌;李军;于沛【作者单位】中国核电工程有限公司系统与布置设计所,北京 100840;中国核电工程有限公司系统与布置设计所,北京 100840;中国核电工程有限公司系统与布置设计所,北京 100840;中国核电工程有限公司系统与布置设计所,北京 100840;中国核电工程有限公司系统与布置设计所,北京 100840【正文语种】中文【中图分类】TL48【相关文献】1.压水堆核电厂主给水管道水锤计算及分析 [J], 王鑫;韩伟实2.压水堆核电厂主给水管道水锤计算及分析 [J], 王鑫;韩伟实3.从AP1000到CAP1400,我国先进三代非能动核电技术自主化历程 [J], 郑明光4.第三代核电技术——非能动安全先进核电站AP1000 [J], 胡亚蕾5.核电厂主控制室非能动热阱实验与数值模拟 [J], Lin Yuqing因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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中 国 核 电 核
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第５ 第 １ ２ １年３ 卷 期锤
计算分析
许 拓 ，穆祥 鹏。 ，蒋序 伦 ，王争 光 ，张艳 娥 深圳 ５ ８４ ； １０ ５ １０３ ） ００ ８ （． １ 中广 核工 程有 限公司 设计 院 ，广 东 ２ ．中国水 利水 电科 学研 究 院 ，北京
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关键词 ：重要厂用水系统 ；安全级系统 ；泵站 ；水锤 中图分类号：Ｔ ３ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１７— ６７ ０２ １ ０ １— ７ Ｌ２ ６４ １１（ １） — ０７ ０ ２ ０
Ｔｈ ｌｕａ ｉｎ ａｎ ａｌｓｓｔ ｈ ｍ ｐ ｓ ｏ ａ ｅ ｅ Ｃａｃ ｌｔ ｄＡｎ ｙ ｉ ｏ ｔ ｅ Ｐｕ ｏ —ｔ ｐＷ ｔ ｒ Ｈａｍ ｍ ｅ ｆ ｈ ｓ ｔ ｌ ｒ ｉｅ Ｗ ａ ｅｒ ｓｅｍ ｒｏ ｅ Ｅｓ ｅｎ ｉ ｔ ａ Ｓｅ ｖｃ ｔ Ｓｙ ｔ
摘要 ：核岛重要厂用水 （ ＥＣ）系统是核 岛向最终热 阱 （ Ｓ 大海 ）的直流海水输热系统 、安全级系
统 ，必须长期稳定 、安 全、可靠 的运行。文章通过数值模拟 的方法计算Ｓ 系统停泵 时的水锤过 ＥＣ 程，分析空气阀、单 向调压水箱、缓闭止回阀水锤 防护方案在ｓ Ｃ Ｅ 系统中的适用性 。
收稿 日 ：２ １一 ９ ｌ 期 ０ １ ｏ一 ３ 作者简介 ：许 拓 （９ Ｏ ），男 ，陕西人 ，工程师 ，学士 ，从事核 电站 系统设计工 作。 １７ 一
１ ７
核 电研发
廊 道 ）等 组 成 。每 个 系 列 有 ２ 台水 泵 机 组 ，单 台
运 行 或 并 联 运 行 ，每 个 系 列 的２ 台水 泵 机 组 共 用
核 岛重要 厂 用 水 （ ＥＣ）系 统 主要 功 能是 通 Ｓ
每 台 ＣＰＲｌ０ 核 电机 组 的ＳＥＣ系 统 设 计 有 ００
过海 水 将 核 岛安 全 有 关 的构 筑 物 、系 统和 部 件 的 两 个 系列 ，每 个 系 列 均 为直 流 式 的 海 水 回路 ，由 热量 输 送 到 核 电站 最 终 热 阱 （ 大海 ） 。ＳＥＣ 统 进 水 明 渠 、 港 池 、滤 网 间 、 泵 站 、重 要 厂 用 水 系 具 有 安 全 功 能 ，是 核 电站 冷 却 系 统 的一 部 分 ，是 管道 、贝类捕集器 、Ｓ 板式换热器 、排水管 、 ＥＣ 核安 全相 关 系统 。 排 水 溢 流堰 、重 要 厂 用 水 排 放 构 筑 物 （ 排 水 Ｇｓ
ｔｒ ｅ ｍ ｓ ｂｉｔ ｔ ｌ ｙ． Ｓ Ｃ】 、 ｎｄ ｅｉ ｂｅ ｓａ ｕ ． Ｔｈ ｕ －ｓｏ ｗａ ｒ ａ ｉ ｅＩ ｒ ｔ ａ ｒｌ ｌ ｔ ｔ ｓ ａ ｅ ｐ ｍｐ ｔ ｐ ｅ ｔ ｈａ ｍｍｅ ｆ ＳＥＣ ｓ ｓｅ ｒ ｏ ｙ ｔｍ ｉ ｓ ｃ ｌｕ ａｅ ｔ ｎ ｍｅ ｉａ ｉ ｌ ｔｏ ｎｄ ｔ ｅ ａ ｐ ｉａ ｌ ｙ ｆｗａ ｒ ｈａ ａｃ ｌｔ ｄ ｗｉ ｈ ｕ ｒｃ ｌｓｍｕａｉ ｎ ａ ｐ ｌ ｂｉｔ ｏ ｔ ｍ ｈ ｃ ｉ ｅ ｅ ｒ ｔ ｏ ｍｅ ｓ ｒｓ， ｒ ｐ ｏ￣ ｎ ａ ｕ ｅ
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