水泵出口閥門類型選擇

1概述

    水泵啟停和供水系統(tǒng)內(nèi)用戶取水流量變化都會(huì)引起管道內(nèi)壓力波動(dòng)，如果防護(hù)措施不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致爆管或水泵破裂等嚴(yán)重事故。在輸水距離較長或水泵揚(yáng)程較高的補(bǔ)給水系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)者常采用氣壓式調(diào)壓室作為調(diào)壓設(shè)施來防止這類水錘事故的發(fā)生。近年來的工程實(shí)踐證明氣壓式調(diào)壓室是一種行之有效的調(diào)壓措施，對于那些距離超長、地形復(fù)雜、揚(yáng)程較高的輸水系統(tǒng)在防止水錘方面具有良好的適用性。

2工況條件

    通常情況下以水泵為驅(qū)動(dòng)設(shè)施的供水系統(tǒng)在水泵出口都會(huì)設(shè)置一個(gè)緩閉止回閥(用作截止、止回、調(diào)節(jié)等)，在設(shè)計(jì)部門這種選擇幾乎已成為程式。緩閉止回閥的功能是防止斷電停泵后系統(tǒng)內(nèi)的水倒流造成浪費(fèi)和水泵倒轉(zhuǎn)速過高而損壞設(shè)備。應(yīng)該說，對有些工程這樣的設(shè)置方式是正確的，但是在對設(shè)置氣壓式調(diào)壓室的供水工程的總結(jié)中發(fā)現(xiàn)…，相當(dāng)一部分工程中采用這樣的設(shè)置方式非但起不到防護(hù)水錘的作用，反而成為誘發(fā)水錘的隱患，因?yàn)椴贿m當(dāng)設(shè)置的緩閉止回閥實(shí)際上是一個(gè)“水錘發(fā)生器”。因而在采用氣壓式調(diào)壓室作為水錘防護(hù)措施的供水系統(tǒng)中，水泵出口閥門類型的選擇對于系統(tǒng)的安全運(yùn)行至關(guān)重要，不是單一地選擇緩閉止回閥這類閥門就可以解決所有工程水錘防護(hù)問題的。通過分析有關(guān)設(shè)置氣壓式調(diào)壓室的補(bǔ)給水工程水錘計(jì)算實(shí)例，注意到從水錘防護(hù)角度出發(fā)，緩閉止回閥并不是唯一正確的選擇，必須根據(jù)工程的路由特點(diǎn)選擇水泵出閥門的類型。
    隨著工程經(jīng)驗(yàn)的積累，筆者總結(jié)出正確選擇帶有氣壓式調(diào)壓室的水泵供水系統(tǒng)出口閥門的規(guī)律。本文先介紹氣壓式調(diào)壓室的數(shù)值模型和計(jì)算方法，然后結(jié)合帶有氣壓式調(diào)壓室的水泵供水系統(tǒng)工程實(shí)例，給出選擇不同出口閥門的計(jì)算結(jié)果。
   要說明的是一般情況下緩閉止回閥是設(shè)置在水泵出口的，逆止閥是設(shè)置在水泵進(jìn)口前的，本文簡化敘述為水泵“出口閥門”。

3氣壓式調(diào)壓室邊界條件數(shù)值模型

    氣壓式調(diào)壓室有的文章簡稱氣壓罐，國內(nèi)在泵站或火電廠輸水系統(tǒng)中常有采用。氣壓式調(diào)壓室的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用原則參看文獻(xiàn)[PSW-2有壓供水系統(tǒng)水力計(jì)算分析程序說明]。
3．1工作原理
    氣壓式調(diào)壓室是個(gè)頂端封口的封閉系統(tǒng)。運(yùn)行時(shí)氣壓式調(diào)壓室下部有水，上部是壓縮空氣。當(dāng)輸水系統(tǒng)的流量由于某種原因發(fā)生變化時(shí)，會(huì)引起管道內(nèi)的壓力也有相應(yīng)的波動(dòng)。若管道內(nèi)壓力升高，且大于氣壓式調(diào)壓室內(nèi)的壓力，一部分水進(jìn)入調(diào)壓室，室內(nèi)氣體被壓縮，壓力升高。管道里的水在壓力的作用下繼續(xù)進(jìn)入調(diào)壓室，調(diào)壓室內(nèi)的空氣迸一步被壓縮，壓力迸一步上升。當(dāng)室內(nèi)壓力與管道內(nèi)壓力平衡時(shí)，停止進(jìn)水，從而達(dá)到緩解水錘壓力的效果。反之管道內(nèi)壓力下降，調(diào)壓室內(nèi)的水在室內(nèi)壓縮空氣的作用下流向管道，能抑制管內(nèi)負(fù)壓，避免管道發(fā)生汽化及水柱分離。