[關鍵詞] 水擊;高揚程泵站;防護措施
[摘 要] 提出了高揚程泵站提水時發(fā)生水擊的類型和不同類型的水擊壓力計算方法,介紹了避免水擊破壞應采取的控制水流速度,延緩開、閉閘閥時間,降低管路靜壓采用彈性系數(shù)較小的管材等各種防護措施和新型多功能控制閥的原理和功能。
??? 近幾年來,隨著國家大力推進基礎設施建設,為改善農村居民生活環(huán)境,在邊遠的農村新建農村飲水安全工程,著力改善農民生活質量。但在貴州鎮(zhèn)寧縣山區(qū),自古就有“天無三日晴,地無三里平,人無三分銀”稱謂,這其中也道出了在貴州山區(qū)搞人飲工程的難度。鎮(zhèn)寧縣屬于多峰林、峰叢洼地、槽谷、巖溶地貌和侵蝕地貌發(fā)育,河谷深切,山高坡陡,喀喀斯特地貌特征的黔中地區(qū),村民居住群落分布山間,戶與戶之間、村組之間、村與水源之間都有著很大的高差。雖有著充足的降雨,當?shù)貐s旱災頻頻,人、畜飲用水難以得到保證。為了在這種環(huán)境下建成供水有保證的農村飲水安全工程,在我縣已建成一批高差在200m左右的泵站,如鎮(zhèn)寧縣大山鄉(xiāng)洞口村飲水安全工程泵站220m,良田鄉(xiāng)虧擁組泵站215m,砂子鄉(xiāng)砂子村泵站184m等。隨著水資源的大量開發(fā)和用水要求的不斷提高,表層水源與近地水源已無法保證用水需求。遠距離和高揚程泵站工程成為目前解決農村飲水安全的一個主要途徑,發(fā)生水擊的可能性就越來越大。如不采取防護措施,就可能因水擊毀壞上水管路及附件,使整個系統(tǒng)癱瘓,因而水擊成了高揚程泵站工程安全運行的重大隱患,在進行高揚程泵站設計時,應進行水擊計算并采取必要的防護措施。
1 水擊產生的原因和類型
1.1水擊產生的原因
???? 上水管中水正常運行時,管路中的水流速度為一定值,因而不會產生水擊,但當水流速度突變時,比如突然停機,就必將引起管道中水壓發(fā)生相應突變,這種現(xiàn)象稱為水擊。所以速度突然改變是產生水擊的根本原因。
1.2水擊的類型
???? 一旦產生水擊,水壓變化將以波的形式在止回閥和上水管出口之間往返傳播,直至能量被管路阻力消耗完畢為止。壓力波往返一次所需的時間可用下式計算:T=2L/c
式中T--相長,s;
L--止回閥至上水管出口的長度,m;
C--水擊波在管中的傳播速度,m/s。
?C=1424/(1+(E0d)/(E&))0.5
式中 E0--水的彈性模數(shù),E0=2.06×109Pa;
???? E--管壁材料的彈性模數(shù);
???? d--上水管內徑,m;
???? &--上水管壁厚,m。
正常開、停泵時,只要緩慢開、閉閘閥,使止回閥開、閉時間大于相長,都是間接水擊,因故停電使止回閥突然關閉,就產生直接水擊。
2 水擊的計算
???? 水擊時,管內最大壓力為水擊產生的壓力增加值與管內靜水壓力之和,即
Pm=△P+Pj?
式中 Pm--水擊時管內最大壓力,MPa;
???? △P--水擊時,管內最大壓力增加值,MPa;
???? Pj--管內的靜水壓力,MPa。
2.2直接水擊時壓力增加值
????? 由茹科夫斯基公式可得直接水擊的壓力增加值
△P=CV/100g