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水泵出口閥門類型選擇的研究

1概述

    水泵啟停和供水系統內用戶取水流量變化都會引起管道內壓力波動,如果防護措施不當,會導致爆管或水泵破裂等嚴重事故。在輸水距離較長或水泵揚程較高的補給水系統中,設計者常采用氣壓式調壓室作為調壓設施來防止這類水錘事故的發生。近年來的工程實踐證明氣壓式調壓室是一種行之有效的調壓措施,對于那些距離超長(如60.5km以上的內蒙古上都電廠)、地形復雜(河北西柏坡電廠)、揚程較高(云南滇東電廠)的輸水系統在防止水錘方面具有良好的適用性。

2工況條件

    通常情況下以水泵為驅動設施的供水系統在水泵出口都會設置一個緩閉止回閥(用作截止、止回、調節等),在設計部門這種選擇幾乎已成為程式。緩閉止回閥的功能是防止斷電停泵后系統內的水倒流造成浪費和水泵倒轉速過高而損壞設備。應該說,對有些工程這樣的設置方式是正確的,但是在對設置氣壓式調壓室的供水工程的總結中發現…,相當一部分工程中采用這樣的設置方式非但起不到防護水錘的作用,反而成為誘發水錘的隱患,因為不適當設置的緩閉止回閥實際上是一個“水錘發生器”。因而在采用氣壓式調壓室作為水錘防護措施的供水系統中,水泵出口閥門類型的選擇對于系統的安全運行至關重要,不是單一地選擇緩閉止回閥這類閥門就可以解決所有工程水錘防護問題的。通過分析有關設置氣壓式調壓室的補給水工程水錘計算實例,注意到從水錘防護角度出發,緩閉止回閥并不是唯一正確的選擇,必須根據工程的路由特點選擇水泵出閥門的類型。
    隨著工程經驗的積累,筆者總結出正確選擇帶有氣壓式調壓室的水泵供水系統出口閥門的規律。本文先介紹氣壓式調壓室的數值模型和計算方法,然后結合帶有氣壓式調壓室的水泵供水系統工程實例,給出選擇不同出口閥門的計算結果。
   要說明的是一般情況下緩閉止回閥是設置在水泵出口的,逆止閥是設置在水泵進口前的,本文簡化敘述為水泵“出口閥門”。

3氣壓式調壓室邊界條件數值模型

    氣壓式調壓室有的文章簡稱氣壓罐,國內在泵站或火電廠輸水系統中常有采用。氣壓式調壓室的優缺點及應用原則參看文獻[PSW-2有壓供水系統水力計算分析程序說明]。
3.1工作原理
    氣壓式調壓室是個頂端封口的封閉系統。運行時氣壓式調壓室下部有水,上部是壓縮空氣。當輸水系統的流量由于某種原因發生變化時,會引起管道內的壓力也有相應的波動。若管道內壓力升高,且大于氣壓式調壓室內的壓力,一部分水進入調壓室,室內氣體被壓縮,壓力升高。管道里的水在壓力的作用下繼續進入調壓室,調壓室內的空氣迸一步被壓縮,壓力迸一步上升。當室內壓力與管道內壓力平衡時,停止進水,從而達到緩解水錘壓力的效果。反之管道內壓力下降,調壓室內的水在室內壓縮空氣的作用下流向管道,能抑制管內負壓,避免管道發生汽化及水柱分離。

待續

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