停泵水錘危害很大，如何防護？
文章出處：泵水錘 發布時間 ：2022/8/20 9:59:59 瀏覽量：179
水錘也稱水擊，是壓力管道中由于水流速度發生驟然變化而引起壓力變化的一種水力過渡現象，也稱瞬變流。即在壓力管道中，當水流因某種原因而產生流速的急劇變化時，由于流體的慣性作用而引起管道內液體的壓力升高或降低。它對水泵機組和管道系統的危害性很大。一般情況下，水泵在正常運行和正常停泵過程中是不會發生水錘的。
一、停泵水錘有哪些危害
停泵水錘是水錘現象的一種，是由于泵站工作人員失誤操作、外電網事故跳閘以及自然災害（大風、雷擊、地震）等原因，導致水泵機組突然斷電，造成停車而在泵站及管路系統中發生的水錘現象。
根據調查發現，很多的水錘事故都屬于停泵水錘事故，其對泵房和管路的安全有極大的威脅，國內有幾座水泵房曾發生停泵水錘而導致泵房淹沒或管路破裂。
水錘現象的延續時間雖然短暫，但它造成的工程事故不容忽視，輕則水泵機組產生振動和水力撞擊噪聲；嚴重時，水泵機組震壞，管道錘裂造成停水事故。如因事故停泵在管路中產生水柱分離和斷流彌合水錘，則其破壞力更為嚴重。
二、水錘現象分類
從不同角度，水錘現象可分為4類：
（1）按關閥歷時與水錘相的關系分為直接水錘現象和間接水錘現象；
（2）按水錘波動情況可分為水柱連續水錘現象和水柱分離水錘現象；
（3）按水錘水力特性可分為剛性水錘現象和彈性水錘現象；
（4）按水錘成因的外部條件可分為啟動水錘現象、關閥水錘現象和停泵水錘現象。
三、水錘計算方法
水錘分析計算可以采用解析法、圖解法、特征線法以及有限元法。
解析法和圖解法忽略了摩擦阻力的影響，對復雜邊界條件的處理也比較粗糙，計算精度較差。
采用有限元法計算機用時并不減少，且邊界條件處理不如特征線法方便。
采用特征線法，可較精確地考慮沿程摩阻和局部摩組隊水錘計算的影響，能方便地處理各種復雜邊界條件，如串聯管道、分岔管道、閥門、調壓室、機組等處的邊界條件，計算精度可以大大提高。
四、停泵水錘，如何防護
由于停泵水錘可能導致泵站和輸水系統發生嚴重事故，因此有必要根據具體情況采取相應的措施來消除停泵水錘或消減水錘壓力。目前為止，已經有多種停泵水錘防護措施，大致可以分為：
1、補水（注氣）穩壓
補水（注氣）穩壓可防止產生水柱分離或升壓過高的斷流彌合水錘。屬于這種類型的有雙向調壓室、單向調壓室及氣壓罐。
（1）雙向調壓塔：在泵站附近或管道的適當位置修建，雙向調壓塔的水面高度應高于輸水管道終點接收水池的水面高度并考慮沿管道的水頭損失。調壓塔將隨著管路中的壓力變化向管道補水或泄掉管路中的過高壓力，從而有效地避免或降低水錘壓力。
（2）單向調壓塔：在泵站附近或管道的適當位置修建，單向調壓塔的高度低于該處的管道壓力。當管道內壓力低于塔內水位時，調壓塔向管道補水，防止水柱拉斷，避免彌合水錘。
（3）氣壓罐：國內使用經驗不多，在國外使用較廣泛。它利用氣體體積與壓力的特定定律工作。隨著管路中的壓力變化氣壓罐向管道補水或吸收管路中的過高壓力，其作用與雙向調壓塔類似。
2、泄水降壓
泄水降壓可避免壓力陡升，屬于這種類型的有停泵水錘消除器、緩閉止回閥、爆破膜片等。
（1）停泵水錘消除器主要有三種類型，下開式停泵水錘消除器、自閉式停泵水錘消除器、自動復位停泵水錘消除器。它們在工作原理上類似，即當停泵過程中，當出口壓力下降到一定值時，消除器開啟，當水錘升壓波向水泵返回時，由消除器向外排水，從而消除水錘。水錘消除器保護干管的長度，一般不超過800m。
（2）緩閉止回閥是止回閥的一種，它通過緩閉的形式來，消除水錘，形式很多，簡易可行，獲得了較為普遍的應用。緩閉止回閥有重錘式和蓄能式兩種。這種閥門可以根據需要在一定范圍內對閥門關閉時間進行調整。一般在停電后3～7s內閥門關閉70%～80%，剩余20%～30%的關閉時間則根據水泵和管路的情況調節，一般在10～30s范圍。
（3）爆破膜片類似于電路上安裝保險絲，當管路中由于水錘升壓超過預定值時，膜片自動破裂，水流外泄，起到泄水降壓的消除水錘效果。
3、其他類型
（1）適當增加管道直徑、壁厚，降低輸水管線的流速，這樣可以在一定程度上降低水錘壓力。
（2）減少管道長度，由一個泵站變為兩個泵站，用吸水井把兩個泵站銜接起來。
（3）選用轉動慣量較大的水泵機組或加裝有足夠慣性的飛輪，可在一定程度上降低水錘值。
（4）改變管道縱斷面布置形式。在輸水管線布置時應盡量避免出現坡度劇變的情況。
五、防護水錘，注意事項
另外，在選擇停泵水錘的防護措施時要注意以下幾點：
（1）所選用的防護措施，應與所出泵站及管路系統的規模、作用、對安全性的要求及技術（管理）水平相適應，并盡可能選擇技術安全可靠、經濟合理、管理維修方便的防護措施。
（2）在有可能產生水錘危害的情況下，應早期防治。如在泵站及管路系統的設計、管材走向的選定、水泵機組和管材的選用以及管內流速的確定等方面，都應考慮采取消除或減輕水錘危害的措施。
（3）根據具體情況，盡可能采用綜合性防范措施（幾種措施同時采用），以提高防護功能的安全可靠性。
（4）對防護措施的管理維護及操作等方面的要求，應給予足夠的重視，國內不少重大泵站停泵水錘事故，都是由于對防護設備維修不善或失誤操作造成的。
（5）防護措施的選擇，必須與停泵水錘精確計算及相互分析相配合，同時進行。
總之，停泵水錘現象及其危害，與任何一種具體的物理現象一樣，都是在特定的條件下產生的。因此，大多防范措施是建立在對停泵水錘的早期防護上，在實際工程中，應掌握其實質，綜合考慮，靈活應用。
