泵站水锤防护_李良庚

机电设备2005年第1期总第22卷—37—泵站水锤防护泵站水锤防护李良庚，雷冬梅（东江水源工程管理处，深圳市518055）摘要：要：文章以东江泵站为例，针对泵站运行中可能出现的水锤问题进行了理论分析，并提出了相应防护策略，以期为泵站的安全经济运行提供参考．关键词：关键词：泵站；水锤；瞬变流；防护策略中图分类号：中图分类号：TU991.62+2文献标识码：文献标识码：A文章编号：文章编号：1005-8354(2005)01-0037-04PreventionofWaterHammerinPumpStationLILiang-geng,LEIDong-mei(DongjiangAdministrativeOfficeofWaterSourceEngineering,Shenzhen518055,China)Abstract:ThewaterhammerinlongpipelinepumpingsystemlikeinDongjiangpumpstationisanalyzed,andprotectivemeasuresaregivenout.Theyarehelpfulforsafeandeconomicalrunningofthepumpstation．Keywords:pumpstation;waterhammer;transientflow;protectivemeasure1引言引言在压力管道系统中，闸或阀的误操作、泵机组的意外断电、进出水池水位的大突变等意外事件以及水泵机组的非正常启停等，都会造成管道内流速剧烈变化，从而引起动量交换，致使水体冲量改变，对管壁、水泵以及阀门等附件产生巨大的冲击力，在水体惯性和可压缩性、管壁弹性以及系统阻力作用下，管道内水的压力和密度不断交替变化，直至稳定，工程上称这一水力过渡过程状态为水锤现象．在实际工程中，后果较为严重的水锤类型为事故关阀水锤和事故停泵水锤．事故关阀会引起泵和管道内水流流速急剧变化，根据动量定律，在短时间内阀处必将产生较大的水锤压升，过大的水锤压升会造成阀及其连带部件损坏，而水锤压升波在沿管道传播的过程中，若遇到某处水管强度不够，又会引发爆管现象；对于事故停泵，当泵处于制动工况时，管内水压力很可能降至汽化压力而在管道中的某些截面发生水柱分离现象，若这一状态持续一定时间，则易造成管道被压瘪而失稳，而当倒泄水流使泵进入水轮机工况时，则管内水压力将升高，被分离的水柱发生再弥合，形成更大的水锤压力，对管壁造成较大的冲击力．东江堤水泵站、永湖加压泵站系长距离输水管道系统，水锤事故发生后水柱分离持续一定的时间，发生再弥合水锤的几率较大，因此如何科学进行水锤分析和及时制订相应水锤防护策略，是泵站安全生产中不容忽视的一项重要运行管理内容（对于水锤计算，工程中常用的方法为特征线法，通过引入Souter曲线，并采用牛顿－莱福笙法迭代求出泵系统各特征点的瞬态流量、水压力值，以得出泵系统水锤危害情况数据结果，水锤计算一般用在拟建泵站的设计论证和采用水锤防护措施的防护效果验证场合，由于本文重在为已建泵站的运行管理人员提供维护依据，因此不作计算方面的论述）．收稿日期：2004-08-17作者简介：李良庚（1974-），男，硕士，工程师，现主要从事泵站机电设备及其自动化等方面的研究.—38—Vol.22,No.1,2005MechanicalandElectricalEquipment2泵站水锤分析泵站水锤分析对泵站进行水锤分析，需在了解泵系统构成的前提下，对泵系统工况进行分析，以便找出诱发水锤的因素，为制订水锤防护策略提供实际依据．2.1泵系统构成泵系统构成以东江堤水泵站为例，泵系统站由取水口、取水隧洞、进水池、泵前进水管路、泵、泵后出水管路、压力水箱、压力水箱出口压力管路等组成．2.2正常工况水锤分析正常工况水锤分析泵系统正常工况包含正常运行工况和正常开停机工况两种情况．在正常运行工况下，东江泵站泵系统的主机（包括主泵和主电机）及其辅助设备（包括泵进出口检修蝶阀、泵出口液控蝶阀、供水系统、排水系统、继电保护装置、变频装置、滤波装置、电容无功补偿装置、PLC装置等）的设备状态是良好的，无诱发故障和事故的因素，管道中水流平稳且挟气量低．在正常开停机工况下，泵系统同样也应具备以上条件，但保持水流平稳的含义主要是指保证开停机前水流不处于瞬变过程．东江泵站的瞬变过程主要有以下几种：1）取水口水位变化幅度很大时引起的水流瞬变过程；2）取水口检修闸阀调节流量时引起的水流瞬变过程；3）进水池检修蝶阀调节水位时引起的水流瞬变过程；4）压力水箱检修蝶阀调节压力时引起的水流瞬变过程；5）停机后水流还未达到平稳又按正常开机程序开机的水流瞬变过程；6）开机后水流还未达到平稳又按正常停机程序停机的水流瞬变过程．由于正常工况下