浅析水锤现象对泵站和输水管道的影响与防护

浅析水锤现象对泵站和输水管道的影响与防护师俊萍(渭南临渭区渭北饮改水工程管理局陕西渭南714000)摘要因开泵、停泵、开关闸阀会使水的流度发生急剧变化，若压强过高会引起管道破裂，而压强过低又会导致管道瘪塌，甚至损坏阀门和固定件，因此预防水锤发生对水泵运行与管理极为重要。本文通过渭北安全饮水区具有代表性的东支线的侯家一南师水泵的水锤计算，分析水锤对水泵和输水管路产生的影响，并探索其预防措施，为其它泵站和输水线路的运行与管理提供参考。关键词水泵；水锤；影响分析；防护措施中图分类号：IV674文献标识码：C1渭北安全饮水区基本情况3相关参数的选定渭北安全饮水区主要位于渭河以北的官底镇、下吉镇、吝店镇、凭信乡、交斜镇、南师乡、故市镇、周家一带，是临渭区粮棉油果菜等粮食和经济作物的主要产区。为了使该区广大群众尽快饮用上千净卫生的自来水，I临渭区实施了渭北移民安置区饮改水工程，工程规模为15421m3／d，水源位于临渭区龙背乡永丰村附近，该区供水系统分东、西两条干管线，沿途加压并呈树枝状供水到163个自然村，铺设输水管道48．5km，配水管道328．2km，村镇以下管网为83km。该区西支线泵站包括渭阳泵站、周家泵站、下吉泵站，东支线包括南师泵站和侯家泵站，做好这些泵站的安全运行，关键要研究水泵产生的水锤现象，这对输水线路的管理与运行显得十分重要。2侯家一南师输水管道水锤研究思路该输水管是饮水区工程东支线的一条重要输水管道，因东支线侯家输水管线沿线高程变化较小，故对该管路进行水锤计算与分析具有典型代表作用。研究管道水锤的主要内容有：设计流量下的停泵水锤计算分析，计算整个管路系统在只装缓冲排气阀时的管路压力变化情况，分别在关闭缓闭止回阀阀门历时120s、180s、360s的情况下进行管路压力变化的研究。并结合管线最大、最小水锤压力包络线，对本系统在运行过程中可能出现的关阀水锤问题进行预测分析，最后确定该系统水泵关闭缓闭止回阀阀门方案，并探索其水锤防护措施，保证该系统水泵的正常运转。3．1东支线基本技术参数东支线单管设计流量O．195m％。进水口水位为344．8m，输水管末端出水口管轴心标高为354111。该处泵站安装单级单吸管道离心泵KQL200／370—55／4(z)型共4台。其中3台正常运行，1台作为备用水泵，供水流量为196m，扬程48m，配套电机Y2—250M一2，P=55kW。KQL125／370—22／4型共3台，其中2台为正常运行设备，1台为备用，供水流量为56．4m3／h，扬程46m，配套电机Y2—180M一2，P=22kW。水泵额定扬程为=48m，水泵额定流量为Q=196m／h，水泵额定效率为P=81％，水泵额定转速为NN=1480rpm／min，电机转动惯量(J沩电机Jm：0．312kg·in。3．2水锤波传播速度根据水锤波速理论计算公式：1．r1丽：V—P’(+)、／t+考虑管材为钢筋混凝土管，体积弹性系数K=2．1×lO~dm，弹性模量E=2．1x10~pa，水的密度p=10N·s2／m4，K／E=0．1，混凝土管道水锤波传播速度a=8OOnds，钢管为1000m／s。经计算，钢筋混凝土管道水锤波速为a=600m／s。3．3管道摩阻系数传统的水力摩阻系数大都是基于某一特定的流态而导出的。为了满足计算的需要，我们假设管路稳态运行，利用达西一魏斯巴赫公式计算管道摩阻系数：，2寺苦式中，卜一管长；管径；一断面平均流速；一重力加速度；A一沿程摩阻系数。根据工程实际情况，管材为钢筋混凝土管道，管径600mm，根据给排水设计手册中的管道摩阻计算公