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农村饮水安全泵站工程中的水击防护

  
评论: 更新日期:2016年03月17日

式中 △P--水击时,管内最大压力增加值,MPa;
     V--稳定运行时上水管内的速度,m/s;
     g--重力加速度,g=9.8 m/s2;
     C--水击波在管中的传播速度,m/s。
2.3间接水击时压力增加值
     间接水坝时,压力增加值可由下式
△Pz=2VL/100gtc
式中 △Pz--间接水击时管内压力增加值,MPa;
     tc--止回阀的关闭时间,s。
2.4 两种水击的压力增加值的比较
     两种水击的压力增加值之比值为:
△P/△Pz= CV/100g/2VL/100gtc=Ctc/2L
由于正常开、闭泵站时,闸阀的开、闭都是很缓慢,关闭时间tc>5s,直接水击将远大于间接水击,所以在泵站设计时便多是考虑突然停电时上水管道中的直接水击对管道和设备的破坏。
3避免水击破坏的防护措施
   根据以计算式及现正运行的泵站经验,从中找到解决水击破坏的防护措施的途径。
3.1 降低管中水流速度
     从分析表中可发现两种管材水击的压力增加值都与速度成正比。为降低水击压力,必须降低水流速度。但速度过小,管径增加,基建投资将增多,污物也易沉积在管壁上,若增大速度,可减小基建投资,但水头损失过大且易产生水击,增加维护费用,综合多个农村饮水安全工程点运行实践,管内流速应控制在1.0-1.5m/s左右较为合理。
3.2尽量避免直接水击
     延缓管路闸阀的开、闭时间,离心式水泵应在电机达到额定转速后逐渐打开闸阀,停泵时,也应逐渐关闭闸阀后再停电机,只要操作程序正确,使开、停闸阀时间大于水击波的相长,就可避免开、停泵时发生直接水击。
3.3降低上水管路中的静压力
     水击时,管内最大压力包括水击产生的压力增加值和静水压力两部分。为此可在水泵出口闸阀后面的管路中部多安装一个止回阀。管路中部加装止回阀后,不仅使每个止回阀承受的静压力降低一半,还使相长缩短为L/C。而用水力学公式△h=(L/g)(dv/dt),水击时L减小使得△h减小,从而避免水击时,降底总管内压力强度。
3.4 提高上水管装置的强度
     为避免水击破坏,发生直接水击时,管内最大压力应小于系统中各部分允许工作压力的最小值,即CV/100g+Pj<min{P}此外上水管支镇墩也应考虑水击而增大的压力。
3.5使用新型多功能控制阀
     新型多功能控制阀可同时替代闸阀、止回阀和水击消除器,并能自动实现开泵时的缓开,停泵时的缓闭,有效地避免水击。
3.6改用弹性模数E较小的管材
     改用弹模数较小的管材,如现在较常用的PE管,其设计压力从0.6-1.25MPa 较为常用,压力1.6MPa的PE管技术已很成熟,能代替钢管使用且满足设计要求。参考水击计算对比分析表,钢材E=2.06×1011Pa,PE管材E=9.5×108Pa,PE管材的E比钢材小200倍,由C=1424/(1+(E0d)/(E&))0.5知道,E变小便有C变小,从而使得直接水击变小。
3.7 在止回阀前加装空气柱
     在止回阀前加装空气柱后,该气柱在水击产生时的压缩区,由于空气的压缩使压力得到一定的减缓。相当在止回阀前加了一段弹性模数E较小的材料,从而得以减小水击的压力。
4水击防护总结
     在进行高扬程泵站设计时,必须考虑水击问题,要合理选择水流速度,提水装置中各部件的强度应保证发生直接水击时不至被毁坏,延缓开、闭闸阀的时间,在上水管路的中部设置止回阀或采用新型多功能控制阀。合理使用管材,可以一种措施或几种措施并用力求让水击压力在可控的设计范围内。
参考文献:
《水力学》刘润生、何建京、王忖 等编著 河海大学出版社
《矿井排水装置运行与选择设计》白铭声著煤炭工业出版社
 

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