泵站 水锤防护.docVIP

泵站水锤防护 摘 要：文章以东江泵站为例，针对泵站运行中可能出现的水锤问题进行了理论分析，并提 出了相应防护策略，以期为泵站的安全经济运行提供参考． 关键词：泵站；水锤；瞬变流；防护策略 Prevention of Water Hammer in Pump Station Abstract: The water hammer in long pipeline pumping system like in Dongjiang pump station is analyzed, and protective measures are given out. They are helpful for safe and economical running of the pump station． Key words: pump station; water hammer; transient flow; protective measure 1 引言 的某些截面发生水柱分离现象，若这一状态持续一 在压力管道系统中，闸或阀的误操作、泵机组 定时间，则易造成管道被压瘪而失稳，而当倒泄水 的意外断电、进出水池水位的大突变等意外事件以 流使泵进入水轮机工况时，则管内水压力将升高， 及水泵机组的非正常启停等，都会造成管道内流速 被分离的水柱发生再弥合，形成更大的水锤压力， 剧烈变化，从而引起动量交换，致使水体冲量改变， 对管壁造成较大的冲击力． 对管壁、水泵以及阀门等附件产生巨大的冲击力， 东江堤水泵站、永湖加压泵站系长距离输水管 在水体惯性和可压缩性、管壁弹性以及系统阻力作 道系统，水锤事故发生后水柱分离持续一定的时间， 用下，管道内水的压力和密度不断交替变化，直至 发生再弥合水锤的几率较大，因此如何科学进行水 稳定，工程上称这一水力过渡过程状态为水锤现象． 锤分析和及时制订相应水锤防护策略，是泵站安全 在实际工程中，后果较为严重的水锤类型为事 生产中不容忽视的一项重要运行管理内容（对于水 故关阀水锤和事故停泵水锤．事故关阀会引起泵和 锤计算，工程中常用的方法为特征线法，通过引入 管道内水流流速急剧变化，根据动量定律，在短时 Souter 曲线，并采用牛顿－莱福笙法迭代求出泵系 间内阀处必将产生较大的水锤压升，过大的水锤压 统各特征点的瞬态流量、水压力值，以得出泵系统 升会造成阀及其连带部件损坏，而水锤压升波在沿 水锤危害情况数据结果，水锤计算一般用在拟建泵 管道传播的过程中，若遇到某处水管强度不够，又 站的设计论证和采用水锤防护措施的防护效果验证 会引发爆管现象；对于事故停泵，当泵处于制动工 场合，由于本文重在为已建泵站的运行管理人员提 况时，管内水压力很可能降至汽化压力而在管道中 供维护依据，因此不作计算方面的论述）． 2 泵站水锤分析 液控蝶阀事故关闭、定子或轴承温度过高、冷却水 对泵站进行水锤分析，需在了解泵系统构成的 中断、电气事故以及按手动紧急停机按钮等事件的 前提下，对泵系统工况进行分析，以便找出诱发水 情况下，都会导致事故停机，这些事件实际上构成 锤的因素，为制订水锤防护策略提供实际依据． 了事故停机的必要条件．事故停机的水锤大小主要 泵系统构成 与泵结构、水锤防护设备（如出口液控蝶阀、调压 以东江堤水泵站为例，泵系统站由取水口、取 塔、排气阀等）的调压功能等外在因素有关（具体 水隧洞、进水池、泵前进水管路、泵、泵后出水管 分析参见 3.2）． 路、压力水箱、压力水箱出口压力管路等组成． 2.3.2 正常运行中泵系统部件突然出现故障 正常工况水锤分析 这种情况下，故障不会构成事故停机必要条件， 泵系统正常工况包含正常运行工况和正常开停 但如果任由故障继续存在，一旦故障发展成为事故， 机工况两种情况． 同样会导致事故停机． 在正常运行工况下，东江泵站泵系统的主机（包 2.3.3 在瞬变流中开停机 括主泵和主电机）及其辅助设备（包括泵进出口检 只要开停机水锤压升不遭遇被分离的水柱再弥 修蝶阀、泵出口液控蝶阀、供水系统、排水系统、 合，这类异常工况将不会产生较大的水锤压力，但 继电保护装置、变频装置、滤波装置、电容无功补 对泵系统的破坏无疑是不可忽视的． 偿装置、PLC 装置等）的设备状态是良好的，无诱 发故障和事故的因素，管道中水流平稳且挟气量 3 泵系统水锤防护策略 低．在正常开停机工况下，泵系统同样也应具备以 水锤分析的目的是为了制订相应的水锤防护策 上条件，但保持水流平稳的含义主要是指保证开停 略．泵系统水锤防护有两层含义，第一层含义是防 机前水流不处于瞬变过程．东江泵站的瞬变过程主 止水锤现象的发生；第二层含义是将水锤危害程度 要有以下几种： 降到最低．前者实际上要求运行管理者使泵系统保 1）取水口水位变化幅度很大