停泵水锤计算及其防护措施环境保护论文
电站停泵水锤危害及防范措施
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电站停泵水锤危害及防范措施
严正波! 朱! 松
（ 云南电力试验研究院（ 集团） 有限公司电力研究院，云南! 昆明! "#$$#% ） 摘! 要：针对现场实际设备全面分析了停泵水锤产生的原因，从设计和运行调整方面总结介绍了防范停泵 水锤的措施。 关键词：停泵水锤! 泵控制阀! 抗水锤气压罐! 防范措施 中图分类号：&’"(! 文献标识码：)! 文章编号：%$$" * +,-# （ ($$" ） $# *4;##$ 年第 % 期
云南电力技术
第 &’ 卷!
! ）在各台升压泵出口设置多功能水泵控制阀 （ 自动实 现 开 泵 时 的 缓 开，停 泵 时 的 速 闭 " 缓 闭， 基本上可以实现现行液控缓闭阀的功能，即两阶段 关阀过程，有效地防止水锤事故的产生，但它无任 何电气控制动力或外力油压系统。在阀体设计上还 采用 了 宽 阀 体 流 线 型 设 计，有 效 地 降 低 了 水 流 阻力。 ） #$ %$ !& 滇东电厂 % ）在各台补给水泵和升压泵出口设置液控止 回蝶阀，它靠液压驱动开启，靠重锤势能关闭，启 闭灵活可靠，可替代闸阀（ 蝶阀） 和止回阀两台 阀门。停泵时，出口液控蝶阀同时关闭，其中液控 蝶阀分快、慢二阶段关闭，前 ’( ) *+ 为快关，后 !( ) *+ 为慢关。考虑到水锤的复杂性及计算值与实 际情况可能存在的差异，设计考虑液控蝶阀的两阶 段关闭的时间及关阀行程是可调的。最终两阶段关 阀行程和关阀时间根据补给水系统调试结果确定。 ! ）在升压泵出口母管上设置抗水锤气压罐型 号 ,-./!#(( 型，它利用气体体积与压力的特定定 律工作。随着管路中的压力变化，气压罐向管道补 水或吸收管路中的过高压力。当水泵突然停止运 行，压力供水管道起端处形成负压，甚至水柱分离 时，气压罐向管道补水，可以有效平衡负压，防止 水柱分离，削减水锤强度。此时气压罐中水量减 少，气体膨胀；当水锤波返回时，压力供水管道起 端压力升高，气压罐从管道进水，吸收管道内过高 的压力，气压罐中水量增加，气体被压缩，起了气 垫作用，从而有效抵抗了水锤对管路系统产生的不 利影响。 %( "! 运行调整方面 #$ !$ %& 开远电厂一期工程 % ）首先向两条补给水管道注水。方法：打开 各个自动双向排气补气门的手动门；启动 0! 补给 水升 压 泵 分 别 开 启 % 、 ! 母 管 联 络 门， 开 度 在 %(1 左右即可，同时逐步关小压力波动预止阀前手
泵站水击(水锤)及其防护
水泵及管路中水流速度发生递变而引起的压力递变现象。
一、水击产生的原因
2、产生的原因
启泵、停泵尤其是在迅速操作阀门使水流速度剧变的情况设备突然发生故障，人为误操作等致使电力
供应突然中断； 2、雨天雷电引起突然断电；
3、水泵机组突然发生机械故障，而使电机过载。由于保护装臵的作
二、停泵水击产生的过程
1、水泵出口处有止回阀的情况
管路中的水倒流到一定程度时，止回阀很快关闭，引起压力上升。 （停泵水锤的危害主要是因为水泵出口止回阀的突然关闭引起的。）
突然停泵后，流量、压头、 转数等随时间变化的曲线称 为停泵暂态过程线。 右图是水泵出口处设有止回 阀的某泵站的停泵暂态过程 线。
三、 水击引起管道内压力的增值
1、易发生停泵水锤的情况
单管向高处输水，当供水地形高差20超过ｍ时，就 要注意防止停泵水击事故； 水泵总扬程（或工作压力）大； 输水管道内流速过大； 输水管道过长，且地形变化大；
在自动化泵站中阀门关闭太快。
四、 停泵水击的危害及预防措施
2、停泵水击的危害
压力升值急剧增大，可高达正常工作压力的十 几倍甚至上百倍，具有很大的破坏性。一般事故造成 “跑水”，严重时可造成泵房淹没等。
泵站水击（水锤）及其防护
学习大纲
水击产生的原因 停泵水击产生的过程 水击引起管道内压力的增值 停泵水击的危害及预防措施
1、几个概念
水击（水锤）：
在压力管道中，由于流速的剧烈变化而引起一系列急剧
的压力交替升降的水力冲击现象。 停泵水击（水锤）： 指水泵机组因突然失电或其它原因造成开阀停车时，在
在逆止阀两端安装连通管，当突然断电后水倒流时，逆止阀关
闭，从旁路管泄回部分水流，以减弱水击的增压； 采用缓闭式逆止阀，以延长闭阀时间，防止水击。 四、 停泵水击的危害及预防措施
管道停泵水锤模拟分析及水锤防护措施建议
管道停泵水锤模拟分析及水锤防护措施建议摘要：本文以长距离输水管线为研究对象，建立水力分析模型，对不同运行工况下停泵水力过渡过程进行分析研究。
主要分析无防护措施停泵水锤水力模型及为消除或减小该现象而采取防护措施后的水锤水力模型。
通过对关阀时间、排气阀，水泵惯量等各种变化工况进行模拟停泵水锤分析，结果表明排气阀可以有效的降低管道负压，关阀时间和水泵惯量对管道正压有调节作用但是对管道负压的调节作用很小。
该模拟分析结果可以缩短泵站和输水管线的设计时间，优化供水工程的投资建设，为泵站和长距离输水管线的安全运行和优化设计提供技术依据。
关键词长距离输水停泵水锤模拟分析防护措施1 引言水锤分析是基于一种水中压力波传导理论的非稳态瞬变流分析技术，对于各种管路系统在水流突变状况下的安全防护具有重要意义。
对于静扬程高、距离长、管道起伏频繁、流速大的长距离输水管线系统而言，在突然停泵、启泵、关阀、开阀等过程中，由于操作不当、防护设施配置不合理或失效等原因引起管路中水流的瞬间急剧变化。
因为管道较长，管线前面的水流速度还是正常的供水流速，而水泵处的水流速度会减小直至为零，因此管线中的水柱会被拉断，产生真空负压；当管道中水柱流速下降，会在自身的重力和负压吸引力的双重作用下产生水柱撞击，形成水锤。
当这种局部压力骤升或突降超过管材、阀门、水泵等设施的承受能力时，就会造成管道爆裂、变形、水泵电机损坏等灾难性事故。
因此，对于长距离输水管线要求必须进行水锤计算分析。
当前，随着水资源短缺和地域分布不均加剧，长距离输水项目建设日益增多，且大多具有距离长、口径大的特点，随着输水距离的增大，沿途地形、地质等也呈日益复杂化趋势。
通过计算机模拟不同工况条件下的的管道压力变化，针对模拟分析结果采取相应的防护措施，确保了供水系统的安全稳定运行。
本文依托某电厂的用水管线，模拟分析了排气阀的设置，水泵的关阀时间，水泵惯量及液压气动罐位置对管线瞬变流动压力波的影响。
关于停泵水锤的分析及防护
关于停泵水锤的分析及防护摘要：介绍了停泵水锤的危害及其防护措施，并且介绍了在具体的技术条件下，通过电算法这种水锤计算来正确进行停泵水锤分析、判断停泵水锤危害，从而采取有效地防护措施来消除其危害。
关键词：停泵水锤防护措施特征线法随着城市化建设的进展，各类泵站也日益增多，而如何保证泵站及管路系统安全运行，免遭水锤破坏，越来越重要。
在压力管流中因流速剧烈变化引起动力转换，从而在管路中产生一系列急骤的压力交替变化的水力撞击现象，称为水锤现象。
水锤是流体的一种非恒定流动，及液体运动中所有空间点处的一切运动要素（流速、加速度、动水压强、切应力和密度等）不仅随空间位置而变，而且随时间而变。
1. 停泵水锤的危害在安装有离心泵的水泵站中，因突然事故断电或其他原因而突然（开阀）停泵时，则在压水管内首先产生压力下降；随后视流速大小及管路系统情况而产生程度不同的压力上升，即停泵水锤。
泵站中发生水锤事故的现象，较为普遍，其中以地形复杂、高差起伏较大的我国西北、西南地区，尤为突出。
根据以前各地区有记录的水锤事故调查可看出：泵站中多数水锤事故的结果是轻则水管破裂，止回阀的上顶盖或壳体被打坏大量漏水，造成暂时供水中断事故；重则酿成泵站被淹没，泵船沉没等严重事故。
个别的，还因泵站水锤事故，造成冲坏铁路路基、损坏设备、伤及操作人员造成人身伤亡等次生灾害。
在农田灌溉泵站中，常因扬程高、流量及功率较大，故其水锤危害及影响毫不亚于给水工程系统，人们还特别将泵站水锤的危害列为泵站三害（即水锤、泥砂、噪声）之一。
2. 停泵水锤防护措施泵系统中停泵水锤这一水力过渡是由降压开始的。
因此，目前已有多种防护措施来解决这类由降压波的发生与传播开始的水锤升压问题，其出发点多数是建立在对停泵水锤危害的早期防治上并大致可归纳为四种类型：2.1 注水（补水）或注空气（缓冲）稳压，从而控制住系统中的水锤压力振荡，防止了真空和断流空腔再弥合水锤过高的升压。
属于这种类型的有（双向）调压塔、单向调压塔或单向调压（水）池、空气罐以及注空气(缓冲)阀等。
水泵停止产生水锤的防护措施
水泵停止产生水锤的防护措施
水泵停止时产生的水锤合理防护措施
减少水锤压力，对于降低管道造价、改善机组运行条件、保证安全运行和可靠供水具，有重要意义，因此必须对停泵水锤采取必要的防护措施。
（一）防治降压的措施
布置管道时，管道的纵剖面应在最低压力线以下，如果由于受地形条件所限，不能变更管道布置时。
（二）防治升压的措施
1.装水锤消除器
水锤消除器是具有一定泄水能力的安全阀，安装在止回阀的出水侧。
当停泵后管道中水压力降低时，阀门打开，将管道中部分高压水泄走，从而达到减少升压值，保护管道的目的。
2.安装缓闭阀
缓闭阀是当事故停泵时，通过相应的传动机构让止回阀阀板或其他类型的阀板按预定的程序和时间自动关闭。
这样，既减弱了正压水锤，又可限制倒泄流量和水泵的倒转转速，是一种较好的水捶防护措施，有时还将其作为水泵主阀来用。
缓闭阀主要有：微阻缓闭式止回阀、缓闭式蝶阀和缓闭式平板闸阀。
水锤产生的原因危害及预防措施
谈水锤产生原因、危害和预防措施水锤产生原因、我公司施工的绿城千岛湖度假公寓1#楼工程，空调管道中连接风机盘管的不锈钢软接出现多处断裂，造成吊顶泡水的严重后果。
另外杭州金沙港旅游文化村度假用房某楼也发生了给水铜管管件断裂的事故，同样造成了吊顶泡水的严重后果。
这二起事故都造成较大经济损和负面影响，经现场踏勘和相关情况的了解分析，造成这二起事故的原因为“水锤”。
先说说什么叫水锤、产生水锤的原因及其危害：水锤是在突然停泵或者在阀门关闭或打开太快时,由于压力水流的惯性,产生的水流冲击波,由于象锤子敲打一样,所以叫水锤。
水锤产生的原因是： 1、阀门突然开启或关闭。
由于管道内壁光滑，水流动自如，当阀门突然关闭，水流对阀门及管壁，主要是阀门会产生一个压力，后续水流在惯性的作用下，使压力迅速达到最大，并产生破坏作用，这是正水锤。
相反，关闭的阀门在突然打开时，也会产生水锤，叫负水锤，也有一定的破坏力，但没有前者大。
2、水泵突然停止或开启。
水泵起动时，在不到1s的时间内，即可从静止状态加速到额定转速，管道内的流量则从零增加到额定流量。
由于流体具有动量和一定程度的可压缩性，所以，流量的急剧变化将在管道内引起压强过压或过低的冲击，以及出现“空化”现象；水泵停止时，管道中的水靠惯性以逐渐减慢的速度继续向用水点流动，然后流速降到零，管道中的水在重力水头作用下，又开始向水泵倒流，速度由零逐渐增大。
由于管道中水的流速变化，从而引起水锤的发生。
3、管道中存在空气。
空气柱在突然降压或升压时会膨胀或压缩推动水柱运动，这样气推水、水推气，形成水锤。
另外管道向高处输水（高差超过20米）；水泵总扬程（或工作压力）大；输水管道中水流速度过大；输水管道过长，且地形变化大也是产生水锤的原因。
水锤引起的压强升高，可达管道正常工作压强的几倍，甚至几十倍。
这种大幅度的压强波动，造成的危害有： 1、引起管道强烈振动，产生锤击般噪声，管道接头断开，破坏阀门，严重的造成管道爆裂。
一起停泵水锤事故分析及其防止
一起停泵水锤事故分析及其防止摘要：在给水系统中，水锤在小区给水泵房和二次加压泵站常有发生，给整个给水管网带来危害，特别是在高层建筑中，由于管网压力较高，危害更大。
因而水锤的防护是整个给水管网正常运行的关键因素，也越来越被人们所重视。
本文结合某高层建筑给水系统停泵水锤事故，分析高层建筑给水系统中水锤形成的原因及其危害，提出了避免停泵水锤危害应采取的措施。
关键词：停泵水锤；危害；防止1 高层建筑给水系统停泵水锤事故工程实例即将竣工的某通讯中心地下泵房内，随着一声震耳欲聋的啸叫，人们惊奇地发现，生活给水泵停泵时，止回阀的上、下法兰连接处喷出了几股水柱，有的呈线状，有的呈片状。
正在泵房内进行水泵调试的旋工人员报告，止回阀出了故障。
通讯中心为地下3层，地上33层的A类高层建筑，总建筑面积为38km2。
1至4层为捃楼，5至33层为主楼。
该建筑生活给水系统为水泵一次提升至屋顶水箱，水箱出水用减压阀减压的分区供水方案。
地下3层至11层为1区；12层至21层为2医；22层至33层为3区水泵房设在地下3层。
生活给水泵为IS80-50—315型，共设2台水出水管上，按水流方向依次装有KXT一1型可曲挠橡胶接头、HH44X一25机械型微阻缓闭止回阀1个、Z44T-10型闸阀1个。
(详见图1)出水管管材为D150普通钢管。
该系统安装结束后，曾进行了一次试运行，试验压力为1．25MPa，流量为50m3／h，止回阀被破坏更换同型号新阀后，进行第2次试运行，如前所述，再次以止回阀故障而告终。
拆开损坏的止回阀，不仅法兰接口处漏水，而且阀体内的阀板主件呈过度翻转，较正常阀板关阀位置后倾约15。
该阀阀体及盖材料为普通铸铁，阀体用材为钢板。
该阀的公称压力为2．5MPa，密封试验压力为2．8MPa，强度试验压力为3．8MPa，缓闭时间为0～60s可调，在运行调试时，未详细计算阀门缓闭时间，实际阀门关闭时间约为1s。
2 发生停泵水锤的主要原因在各种设计参数均能满足设计要求的前提下，为什么调试时会发生故障呢?我们分析一下水泵运行时的工况。
北方取水工程水锤计算及水锤防护建议
北方某取水工程水锤计算及水锤防护建议摘要：本文采用机模拟北方某城市取水工程的停泵水锤工作情况。
并根据模拟结果，提出了泵房和输水管线设计中应注意的以及停泵水锤的防护措施。
关键词：水锤水锤防护1. 取水工程基本情况北方某市引黄工程取水泵房设计建设于黄河岸边，一期设计最大取水流量s（两大一小三台水泵并联运行）。
原水输水管道总长度为，分别为DN1600钢管（L=640m）和球墨铸铁管（L=），起点(吸水井最低水位与终点（稳压井堰上水位）的最大几何高差为。
整个输水管线纵坡从泵房至水厂呈较为均匀的上升，平均坡度为%，其中在0+640号和2+140号桩的纵坡有一定的变化；在平面走向方面，有三个转折点，其Gy1、Gy2和Gy3的转折角度分别为153°、118°和134°。
该取水泵房（一期）设计配备四台水泵，具体参数如下表所示：运行状况：夏季 2大（同1+异1）+1小（同1），最不利情况冬季 2小（同1+异1）+1大（同1）2. 主要技术参数根据水泵和电机制造厂提供的设备参数，主要设备的转动惯量如下：3. 水锤数学模型和根据GB/T-50265-97《泵站设计规范》第条规定：有可能发生水泵危害的泵站均应进行事故停泵水锤。
…在初步设计阶段和施工图阶段，宜采用特征线法或其它精度比较高的进行。
水锤的特征线法的基本原理就是按照弹性水拄，建立管道瞬变流（水锤）过程的运动方程和连续方程（这两个方程是双曲线族偏微分方程）。
经过简化求解，得到水锤最重要的基础方程。
这个方程组的基本意义是管路系统中任何一点的压力和速度与直接波和反射波的相互作用有关，而直接波和反射波的传递在坐标轴中的表现形式为射线，即特征线。
将上述基础方程经过转换成为便于机的的特殊方程就可以通过计算机模拟各种工况下的水锤情况。
4. 水锤模拟计算结果无阀管路水锤工况夏季运行（两大一小并联运行）从表示水锤压力和水泵工况的两份图表（图-1、图-2）可以得知：冬季运行（两小一大并联运行）普通止回阀管路水锤工况夏季运行（两大一小并联运行）从表示水锤压力和水泵工况的两份图表（图-5、图-6）可以得知：在此管路条件下一旦发生停泵水锤，水泵出口管道水锤压力值将达到200m，为额定扬程的倍，最高水锤值出现在第12s左右，水锤峰值时间间隔为11s。
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停泵水锤计算及其防护措施环境保护论文摘要：简要介绍了停泵水锤的计算依据，并采用计算机软件模拟实际工程的停泵水锤工作情况。
根据多项工程的实测和计算机模拟结果，提出了泵房和输水管线设计中应注意的问题以及停泵水锤的防护措施。
关键词：停泵水锤防护措施
停泵水锤是水锤现象中的一种，是指水泵机组因突然断电或其他原因而造成的开阀状态下突然停车时，在水泵及管路系统中，因流速突然变化而引起的一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象。
一般情况下停泵水锤最为严重，其对泵房和管路的安全有极大的威胁，国内有几座水泵房曾发生停泵水锤而导致泵房淹没或管路破裂的重大事故。
1、停泵水锤的计算原理
停泵水锤的计算有多种方法：图解法、数解法和电算法。
其基本原理是按照弹性水柱理论，建立水锤过程的运动方程和连续方程，这两个方程是双曲线族偏微分方程
在波动学中，直接波和反射波的传播在坐标轴（h，v）中的表现形式为射线，即特征线。
它表示管路中某两点处在水锤过程中各自相应时刻的水头h与流速v之间的相互关系。
为了方便计算机的计算，将上述方程组变换为水头平衡方程和转速改变方程，即成事故停泵时水泵的两个边界条件方程式：
通过上述两式的联立，采用牛顿—莱福生迭代公式，可以解出v
和β的近似数值。
将水泵的全面性能曲线改造为仅与转速和流速有关的全面性能曲线，以便计算机在解方程时取值，即：
2.1假设为有阀管路停泵水锤
①普通止回阀
②缓闭止回阀
③管路发生断流停泵水锤（即弥合水锤）
2.2结论性意见
为了避免停泵水锤的危害，可在如下方面采取措施：
①对于无逆止阀的管路系统
这种停泵水锤的情况并不严重，最大的水锤值为几何扬程的1.40倍左右，须注意的是水泵机组倒转和水大量倒流造成的损失和危害。
一般情况下，无逆止阀管路主要应避免水泵机组的长时间过度倒转，以防水泵轴套松脱和机组共振。
②对于装有普通止回阀的管路系统
这种停泵水锤的情况较为严重，最大的水锤值为几何扬程的1.90倍左右。
输水距离在1.2～5.0 km范围时，管线愈长，停泵水锤值愈大。
管线长度超过5.0 km，长度继续增加对上述参数影响较小。
几何扬程增高，停泵水锤值也愈大。
③对于装有缓闭逆止阀的管路系统
缓闭逆止阀的使用应结合具体情况，快慢两个阶段的关阀历时应根据泵房水泵性能和输水管路的边界条件进行计算机模拟，得出
最佳的理论时间组合，并在试验运行中调整，以期获得最佳关阀历时和快慢两个阶段的关阀历时的分配。
④普通逆止阀管路中有弥合水锤发生
在输水管路布线时应尽量避免纵坡的突然变化，特别要防止出现“驼峰或膝部”，否则可能导致发生弥合水锤，而弥合水锤的最大压力值为几何扬程的3～5 倍，其对泵房和输水管路系统将产生极大的危害。
3、停泵水锤防护措施
由于停泵水锤可能导致泵站和输水系统发生严重事故，因此有必要根据具体情况采取相应的措施来消除停泵水锤或消减水锤压力。
①降低输水管线的流速，可在一定程度上降低水锤压力，但会增大输水管管径，增加工程投资。
②输水管线布置时应考虑尽量避免出现驼峰或坡度剧变。
③通过模拟计算，选用转动惯量gd2较大的水泵机组或加装有足够惯性的飞轮，可在一定程度上降低水锤值。
④设置水锤消除装置
a.双向调压塔：在泵站附近或管道的适当位置修建，双向调压塔的水面高度应高于输水管道终点接收水池的水面高度并考虑沿管道的水头损失。
b.单向调压塔：在泵站附近或管道的适当位置修建，单向调压塔的高度低于该处的管道压力。
当管道内压力低于塔内水位时，调
压塔向管道补水，防止水柱拉断，避免弥合水锤。
c.气压罐：它利用气体体积与压力的特定定律工作。
随着管路中的压力变化气压罐向管道补水或吸收管路中的过高压力，其作用与双向调压塔类似。
d.水锤消除器：它安装于止回阀附近，管道中的水锤压力通过开启的水锤消除器泄掉。
e.缓闭止回阀：这种阀门可以根据需要在一定范围内对阀门关闭时间进行调整。
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