唐迪+張鑫+王婷婷+龐鍇鋒

摘 要：本文通過對(duì)四種方案進(jìn)行事故停泵有水錘防護(hù)設(shè)備模擬，計(jì)算結(jié)果可知只有方案三不滿足水錘防護(hù)要求，其他三種方案滿足水錘防護(hù)要求。最終通過技術(shù)比較確定在水泵出水口母管安裝一個(gè)氣壓罐和水力式止回閥，氣壓罐和止回閥配合使用增加管道水錘防護(hù)安全性，即使其中一個(gè)失靈另個(gè)還可以緩解水錘危害，能提高供水安全性，而且氣壓罐體積相對(duì)不大又可節(jié)省成本。

關(guān)鍵詞：長距離輸水 高揚(yáng)程 停泵水錘 兩階段緩閉止回閥

1.引言

高揚(yáng)程水泵小起伏長輸管線工程的特點(diǎn)是揚(yáng)程高，管線靜壓大，易發(fā)生重大水錘事故，是對(duì)現(xiàn)有水錘防護(hù)設(shè)備的重大考驗(yàn)。該發(fā)電廠供水工程輸水管道水錘防護(hù)是在安裝空氣閥的基礎(chǔ)上在水泵出口處設(shè)置兩階段緩閉止回閥，通過兩階段緩閉止回閥的快關(guān)和慢關(guān)來進(jìn)行水錘防護(hù)，但是通過模擬多種關(guān)閥方案，全線最大壓力（自由水頭）均未超出正壓上限（1.3倍承壓能力），但局部管線負(fù)壓仍未緩解，不滿足水錘防護(hù)要求，所以該類工程如何科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)的組合水錘設(shè)備是該工程研究的重點(diǎn)。

2.工程概況

本工程采用浮船泵站取水，經(jīng)一體化凈化間處理后，由一級(jí)加壓泵站加壓送至高位水池，再由高位水池重力自流至電廠貯水池。本工程近期輸水流量為0.056m3/s，遠(yuǎn)期輸水流量為0.095m3/s。輸水管線總長度約為78km，其中加壓段管線的長度約為71km，水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為675m，管徑為DN450mm，管材為涂塑鋼管；自流段管線的長度約為7km，管徑為DN300mm（5.5km）、DN350mm（1.44km），管材為鋼管。

3.水錘防護(hù)方案優(yōu)選

3.1方案一（氣壓罐+兩階段緩閉止回閥）

水泵出水口母管安裝一個(gè)氣壓罐，氣壓罐體積30m3，充存壓力為5500KPa，連接管口徑250mm，鏈接管長度不大于10m。在各水泵出口安裝兩階段止回閥，關(guān)閥分為兩階段，第一階段關(guān)閥時(shí)間5s（全開→80%），第二階段關(guān)閥時(shí)間10 s（80%→全關(guān)）。進(jìn)行事故停泵有水錘防護(hù)設(shè)備模擬，計(jì)算結(jié)果如圖1可知滿足水錘防護(hù)要求。

3.2方案二（調(diào)壓塔+兩階段緩閉止回閥）

在樁號(hào)5 8+ 0 8 0、5 9 + 5 2 0、63+305、67+530四處設(shè)置調(diào)壓塔，其中58+080、59+520兩處的調(diào)壓塔直徑為3m，63+305、67+530兩處直徑為4m。在各水泵出口處安裝兩階段緩閉止回閥，第一階段關(guān)閥時(shí)間5s（全開→80%），第二階段關(guān)閥時(shí)間10s（80%→全關(guān)）。進(jìn)行事故停泵有水錘防護(hù)設(shè)備模擬，計(jì)算結(jié)果如圖2可知滿足水錘防護(hù)要求。

3.3方案四（氣壓罐+水力止回閥）

在水泵出水口母管安裝一個(gè)氣壓罐，氣壓罐體積8m3，充存壓力為5500KPa，連接管口徑為250mm，連接管長度（氣壓罐連接口至水泵出水母管）不大于10m。在各水泵出口處安裝水力式止回閥，止回閥隨水倒流而自動(dòng)關(guān)閉。進(jìn)行事故停泵有水錘防護(hù)設(shè)備模擬，計(jì)算結(jié)果如圖4可知滿足水錘防護(hù)要求。

4.方案優(yōu)選

下面分析比較方案一、二、三、四。方案一：水錘防護(hù)效果較好。氣壓罐設(shè)置在泵站附近，管理方便。由于水泵倒流時(shí)間變短，需要兩階段緩閉止回閥關(guān)閥時(shí)間很短，但超出普通兩階段止回閥關(guān)閥時(shí)間范圍。若使用兩階段緩閉止回閥配合氣壓罐方案，則需氣壓罐體積提高，成本增加。使用氣壓罐和兩階段緩閉止回閥即“雙重保險(xiǎn)”提高了水錘防護(hù)的安全性，其中一個(gè)防護(hù)設(shè)備拒動(dòng)，另一設(shè)備可以起到一定的水錘防護(hù)作用。該方案安全性較高。方案二：地形易限制調(diào)壓塔的設(shè)置，調(diào)壓塔位置所需地勢相對(duì)較高、體積大、成本較高，并且需要考慮冬季保溫等問題，不利于管理，但水錘防護(hù)效果較好。單向調(diào)壓塔只能防負(fù)壓，不能防正壓。故不建議采用此方案。方案三：最小水錘壓力不滿足要求。且規(guī)范建議水泵揚(yáng)程20m以上應(yīng)采用緩閉止回閥，本方案中快速關(guān)閉止回閥無緩閉功能，不滿足規(guī)范非強(qiáng)條要求。壓力波動(dòng)預(yù)止閥的動(dòng)作值設(shè)置靈敏度對(duì)水錘防護(hù)效果影響極大，防護(hù)性差。方案四：水錘防護(hù)效果最好。氣壓罐和止回閥配合方案可以彌補(bǔ)方案一中氣壓罐體積過大的缺點(diǎn)，同時(shí)提高供水安全性。由以上分析建議采用方案四。

5.總結(jié)

高揚(yáng)程水泵長距離輸水管路系統(tǒng)在設(shè)置氣閥基礎(chǔ)上通過設(shè)置各種水錘防護(hù)設(shè)備進(jìn)行全線事故停泵水錘防護(hù)模擬，本文通過四個(gè)方案比較選用氣壓罐和止回閥配合的方案，氣壓罐和止回閥配合使用增加管道水錘防護(hù)安全性，即使其中一個(gè)失靈另個(gè)還可以緩解水錘危害，能提高供水安全性，而且氣壓罐體積相對(duì)不大又可節(jié)省成本，可供類似工程參考。

參考文獻(xiàn)：

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[2]董玉娥.大流量大高差重力流輸水過程的水錘防護(hù)研究[D].長安.長安大學(xué)，2014.