大型高揚程抽水站事故停泵水錘防護措施

本文以新疆某長距離、高揚程泵站揚水工程為例,通過pipe2010水力/水錘和瞬態(tài)分析計算軟件進行分析,使用液壓緩閉止回閥、防水錘空氣閥、水錘消除罐、水錘消除閥作用于一級、二級、三級揚水泵站的壓力管道上,防止停泵水錘的發(fā)生,引起爆管的出現(xiàn)。通過分析計算,采取綜合措施后,有效地降低了整個管道的水錘壓力,達到了消除水錘負壓,降低水錘正壓的目的。

介紹了大戰(zhàn)場泵站的基本情況,對該泵站由于事故停泵水錘造成壓力管道破壞的現(xiàn)場進行了調(diào)查.基于水錘理論并運用水錘特征線法,建立了事故停泵水錘計算的數(shù)學模型,模擬了事故停泵水力過渡過程中的水泵參數(shù)及壓力變化過程,繪制了該泵站事故停泵的最大、最小水頭包絡(luò)線.通過計算結(jié)果及對泵站壓力管道破壞情況的分析,得出此次管道破裂是由于事故停泵產(chǎn)生過高水錘壓力,沿管線多處出現(xiàn)負壓,管道存在質(zhì)量問題等原因造成.提出的解決方法是更換破壞的管道,同時在管道凸起(3#鎮(zhèn)墩)k0+075處及(6#鎮(zhèn)墩)k0+201處設(shè)進排氣補氣閥,防止事故停泵時管道產(chǎn)生過大的負壓.

某核電站淡水輸水管線全長38.5km,途經(jīng)河流、山巒、隧洞,有多個起伏點。通過水錘分析及計算,采取了在管線高點處設(shè)排氣吸氣閥,水泵出口設(shè)持壓泵控閥、壓力波動預(yù)止閥等停泵水錘防護措施,經(jīng)過一年多運行,未發(fā)生水錘現(xiàn)象。

通過水錘分析及計算，田灣核電站淡水輸水工程采取在管線高點處設(shè)排氣吸氣閥，水泵出口設(shè)持壓泵控閥、壓力波動預(yù)止閥等停泵水錘防護措施，經(jīng)過一年多運行，未發(fā)生水錘現(xiàn)象．

結(jié)合銀山前區(qū)熱電工程循環(huán)水泵房水錘破壞事故,介紹了水錘的危害及其防止,重點介紹了多功能水泵控制閥的水錘防護過程。

結(jié)合帶長水平管道泵系統(tǒng)的特點，探討了在事故停泵水錘過程中，因氣體釋放而形成的含氣均勻流引起水錘波速的變化，建立了變波速條件下水錘計算數(shù)學模型及水泵端的邊界條件，計算分析了長管道泵系統(tǒng)的事故停泵水錘過程，同時，根據(jù)計算分析的結(jié)果，研究了長水平管道泵系統(tǒng)中水錘控制及防護問題．

長距離、高揚程管道輸水工程,受地形的影響呈現(xiàn)出復雜的空間布置特點。啟泵、事故停泵、正常輸水工況等引起的水流流速變化產(chǎn)生的氣體釋放、液體汽化、水柱分離及斷流彌合水錘等現(xiàn)象會使輸水系統(tǒng)無法正常運行。因此,合理地分析水錘發(fā)生的原因,調(diào)整輸水系統(tǒng)的空間布置形式,采用相應(yīng)的水錘防護設(shè)施,是優(yōu)化工程設(shè)計、確保工程安全運行的關(guān)鍵。

結(jié)合某泵站事故停泵現(xiàn)場測試數(shù)據(jù),采用最大熵估計法分析壓力、流量、轉(zhuǎn)速等測試信號的時頻特點,得出實測數(shù)據(jù)的主要污染是>50hz的高頻噪聲.利用小波包理論,采用自適應(yīng)閾值方法獲得無污染的去噪信號,并與快速傅里葉變換(fft)去噪結(jié)果比較,同時進一步分析去噪后的實測信號,驗證水錘仿真計算準確度以及單向調(diào)壓塔防護效果.結(jié)果表明:兩種去噪結(jié)果雖然波形相似,但fft去噪同時明顯削弱了峰值點的有效信號,而利用小波包理論,能夠有效去除噪聲污染,使去噪后的信號與原始信號保持相似性;空氣閥-調(diào)壓塔水錘防護措施效果明顯;采用水柱分離模型,能夠較為準確預(yù)測管線中出現(xiàn)的水錘壓力峰值、最大倒流流量及最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速,為系統(tǒng)安全評估提供依據(jù),但對第一次壓力峰值以后的多次氣穴潰滅與水柱彌合過程的模擬,存在明顯誤差,有待于建立更準確的數(shù)學模型.

在長距離輸水工程中,管線在停電和停泵后由于水壓降低而誘發(fā)水錘現(xiàn)象,嚴懲危害管道的正常運行,為了保護管道,通過多種方案的技術(shù)經(jīng)濟比較,如加大泵組的轉(zhuǎn)動慣量、設(shè)置空氣壓力罐、空氣閥、雙向穩(wěn)定塔等方案,最后選定在管道的沿線設(shè)置多個單向塔,通過各個單向塔的共同作用很好地解決了管道中的水錘問題;其結(jié)果可供長距離供水工程中設(shè)置單向塔方案參考。

在給水系統(tǒng)中，水錘在小區(qū)給水泵房和二次加壓泵站常有發(fā)生，給整個給水管網(wǎng)帶來危害，特別是在高層建筑中，由于管網(wǎng)壓力較高，危害更大。因而水錘的防護是整個給水管網(wǎng)正常運行的關(guān)鍵因素，也越來越被人們所重視。本文結(jié)合某高層建筑給水系統(tǒng)停泵水錘事故，分析高層建筑給水系統(tǒng)中水錘形成的原因及其危害，提出了避免停泵水錘危害應(yīng)采取的措施。

曹妃甸工業(yè)區(qū)供水工程輸水管線長,在管線上游沿地形有兩處明顯的凸部,在水泵開、停機的水力過渡過程中有可能引發(fā)巨大的水錘升壓,特別是停電或其他原因產(chǎn)生的事故停泵可能引發(fā)水錘事故,嚴重危及供水工程的安全運行。通過停泵水錘防護措施的比選,為確定實用可靠的水泵啟動方案提供技術(shù)支持。

曹妃甸工業(yè)區(qū)供水工程停泵水錘防護措施的比選

長距離輸水過程的水錘計算,已經(jīng)成為供水過程安全運行的重要技術(shù)問題之一,本研究應(yīng)用特征線法理論計算水錘偏微分方程,通過數(shù)值模擬東雷二級泵站程進行水錘防護計算,為該工程的優(yōu)化設(shè)計及安全運行提供必要的技術(shù)支持。

青草沙金海支線和南匯支線輸水距離長、供水量大,中途需設(shè)增壓泵站,采用了投資少、占地小、能耗省的管道串聯(lián)增壓方式。針對大型串聯(lián)增壓泵站的特點,對各線泵站失電停泵水錘進行了分析,研究了相應(yīng)的水錘防護措施。

管道系統(tǒng)水錘防護措施 在泵房及管道系統(tǒng)安裝完畢，往往會發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)運行時，當在停 泵、停電的一剎那，管道系統(tǒng)會有一個很大的水的沖擊力，沖擊著水 泵、閥門和管路，有的可能水擊很輕，但有的卻很嚴重，更甚者會產(chǎn) 生嚴重的質(zhì)量事故，例如：閥門閥瓣、水泵葉片、管道系統(tǒng)等被水擊 擊碎、擊破，這種破壞就是水錘導致的，在國外工程中我們也遇到過 這樣的現(xiàn)象。 一、什么是水錘現(xiàn)象？ 水錘是在突然停電或者在閥門關(guān)閉太快時,由于壓力水流的慣性, 產(chǎn)生水流沖擊波,就象錘子敲打一樣,所以叫水錘。水流沖擊波來回產(chǎn) 生的力，有時會很大，從而破壞閥門和水泵。水錘效應(yīng)”是指在水管 內(nèi)部，管內(nèi)壁光滑，水流動自如。當打開的閥門突然關(guān)閉，水流對閥 門及管壁，主要是閥門會產(chǎn)生一個壓力。由于管壁光滑，后續(xù)水流在 慣性的作用下，迅速達到最大，并產(chǎn)生破壞作用，這就是流體力學當 中的“水錘效應(yīng)”，也就是正水錘。在供水管道建設(shè)

濕式除塵設(shè)備進行加注水、排污以及自動清洗過程中,在電磁閥的啟閉以及水泵的啟停時常引發(fā)水錘現(xiàn)象。本文在歸納常用水錘防護措施的基礎(chǔ)上,探討了活塞式水錘吸納器及復合式排氣閥在濕式除塵設(shè)備水錘防護中的應(yīng)用。

針對高揚程泵站發(fā)生的水錘破壞,設(shè)計出了一種簡單、實用的水錘消除器

針對我國某長距離壓力輸水工程,通過不同防護設(shè)備方案比選對管道進行水錘防護實例研究。結(jié)果證明,在高揚程大起伏地形長輸管線中,以空氣閥作為必備的基礎(chǔ)防護措施,合理設(shè)置抗水錘氣壓罐可有效保證高揚程大起伏地形長距離輸水工程的管道運行安全。

本文重點介紹了高揚程大流量條件下長距離輸水條件下產(chǎn)生的水錘的特點,研究了關(guān)于水錘的主要算法.文中從管材粗糙度的選擇及高揚程大流量輸水中的減壓問題研究了高揚程大流量輸水的水力學問題,介紹了高揚程大流量輸水容易產(chǎn)生的水錘,并以某工程項目為例,用計算機仿真模擬的方法研究了不同措施下水錘的防止效果,對此類工程的安全運行起到一定的指導作用.

以辛安泵站供水工程停泵水錘為例，采用數(shù)值模擬的方法計算泵站4臺機組并聯(lián)運行工況下的管路的壓力狀況，發(fā)現(xiàn)4臺機紐并聯(lián)運行工況下發(fā)生停泵水錘時管路正負壓及水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不滿足泵站規(guī)范要求，提出了安裝兩階段液控蝶閥、增加進排氣閥、增大機組轉(zhuǎn)動慣量3種防護措施保證供水系統(tǒng)安全運行并進行數(shù)值模擬計算。結(jié)果表明，僅安裝兩階段液控蝶閥時，管路最大正壓、水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速可滿足規(guī)范要求，但管路負壓仍不滿足規(guī)范要求；兩階段液控蝶閥加進排氣閥聯(lián)合防護時，可有效改善管路負壓問題，但仍不滿足規(guī)范要求；兩階段液控蝶閥加進排氣閥并提高機組轉(zhuǎn)動慣量10％聯(lián)合防護措施時，可有效改善管路正負壓問題及水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，且辛安泵站可以安全運行。

泵站出口同時裝設(shè)閘閥和逆止閥時,以往大多數(shù)是泵出口先裝閘閥,然后再裝逆止閥。本文將討論先裝逆止閥后裝閘閥的優(yōu)點及其對水錘防護的作用。

以辛安泵站供水工程停泵水錘為例,采用數(shù)值模擬的方法計算泵站4臺機組并聯(lián)運行工況下的管路的壓力狀況,發(fā)現(xiàn)4臺機組并聯(lián)運行工況下發(fā)生停泵水錘時管路正負壓及水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不滿足泵站規(guī)范要求,提出了安裝兩階段液控蝶閥、增加進排氣閥、增大機組轉(zhuǎn)動慣量3種防護措施保證供水系統(tǒng)安全運行并進行數(shù)值模擬計算。結(jié)果表明,僅安裝兩階段液控蝶閥時,管路最大正壓、水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速可滿足規(guī)范要求,但管路負壓仍不滿足規(guī)范要求;兩階段液控蝶閥加進排氣閥聯(lián)合防護時,可有效改善管路負壓問題,但仍不滿足規(guī)范要求;兩階段液控蝶閥加進排氣閥并提高機組轉(zhuǎn)動慣量10%聯(lián)合防護措施時,可有效改善管路正負壓問題及水泵最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速,且辛安泵站可以安全運行。