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多功能水泵控制阀的水锤防护特性及其应用
多功能水泵控制阀的水锤防护特性及其应用
多功能水泵控制阀的水锤防护特性及其应用
作者:黄 靖 谢水波 时间:2007-11-25 12:06:00 来源:论文
天下论文网
摘要:本文论述了新型多功能水泵控制阀的水锤防护原理,并结合实际工程应用情况,介绍该控制阀的设计计算方法。
关键词:多功能水泵控制阀 水锤防护原理
1引言
水锤控制是给水管道系统设计的一项重要内容。水锤的形成与阀门的迅速关闭/开启有关,由于阀门关闭/开启时间Ts与水锤波的相长T的差异,表现为直接水锤和间接水锤两种形式。
当Ts﹤T时,在阀门关闭过程中,反射回来的水锤波尚未到达阀门时,阀已关闭,水锤波所产生的压强增高值无干扰作用,这种水锤称为直接水锤,阀门开状态与关闭状态刚好相反,装有普通止回阀的供水系统中常常产生直接水锤。
当Ts﹥T时,在阀门关闭过程中,反射回来的水锤波到达阀门时,阀门尚未完全关闭,水锤波导致的压强增值受到了干扰,水锤峰值被削
减,这种水锤称为间接水锤。在同一条件下,直接水锤比间接水锤的危害性要大得多,危害最大的是断流弥合水锤。株洲南方阀门制造有限公司生产的多功能水泵控制阀,就是通过控制阀门的关闭状态,造成间接水锤的形成条件来实现管道系统的水锤防护的。
2水锤波增压值的理论计算
给水系统水锤波的压力峰值P为水泵的额定扬程P1和水锤压力增值△P
的迭加值即:
P=P1 △P (1)
(1)直接水锤压力增值△P
按儒可夫斯基公式,可以计算供水系统中发生直接水锤时的压力增值△P
(2)
△P—直接水锤的压力增值,Kpa;
V0—水锤产生前管道中的平均流速,m/s;
V—水锤产生后管道中的平均流速,m/s;
(3)
式中,K:水的弹性模量,N/m2;K=2.04 ×105N/cm2
?:///doc/f8fb5dc75fbfc77da269b113.html
E:管壁材料的弹性模量,N/m2,钢管或钢筋混凝土管,EO=2.04×107N/cm2
D:供水管的直径,mm; δ:供水管的管壁存度,mm; CO=K/ρ,在密度为ρ,弹性模量为K的无边界液体介质中声音的传递
速度,对于水,CO=1425m/s。
从式(2)可以看出,当管道材料及其所输送的介质确定以后,直接水锤的压力增值△P,是管径和流速的函数,△P=f(V,1/D),直接水锤的压力增值△P随着流速的增大而增大,随着管径的增加而减小。因而在工程设计中可以通过降低流速 即增大管径来降低水锤的危害。
(2)间接水锤压力增值△P1的计算
间接水锤的压力增值计算比较复杂[2] [3] ,可按流体力学公式进行计算 △P,=T/Ts·△P (4)
△P—间接水锤时的水压增值,Kpa ;
由于发生间接水锤时,Ts﹥T,由式(4)可知,△P﹤△P,即同样条
件下间接水锤较直接水锤的水锤压力峰值要小。当阀门的关闭(开启)时间Ts,水锤波的相长T确定之后,可以按(4)式直接计算间接水锤的压力增值。在实际选用水泵多功能阀时,当直径大于DN800时,一般以Ts=(1.3-1.5)T,Ts≯2.0T为宜。当管道直径较小、管道不长时,Ts可以适当加大,闭阀历时Ts可以是水锤相T=2L/C的2-10倍,把实际水锤压力P限定在安全范围内。可通过调节阀门启闭动作时间(3~120s),使计算水锤压力峰值小于1.5倍水泵工作压力。这一点不同于液控缓闭阀,液控缓闭阀是通过快关、慢关两阶段实现的,在快关阶段,关闭角度大,约为60-80%,而时间很短,为1-2s;在慢关阶段,关闭角度小。关闭时间太长,容易引起 压力管道中的水大量倒流,使水泵反转速度超过允许值,或者造成压力管道中的水柱被快速拉断,部分管段出现真空,甚至产生断流弥合水锤。
2、多功能水泵控制阀的水锤控制过程
多功能水泵控制阀是一种新型的水力控制阀门,一阀可同时替代现行/doc/f8fb5dc75fbfc77da269b113.html水泵压水管上的电动蝶(闸)阀、单向阀和水锤消除器,并能自动实现开泵时的缓开(准软启动),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。 多功能水泵控
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