首頁
關于我們
咨詢服務
業(yè)務辦理
互動交流
新媒體
您現(xiàn)在的位置：近年來，隨著城市的建設和業(yè)務的拓展，長距離翻山越嶺的輸水項目越來越多。這些揚程高、距離長、管線多起伏的加壓輸水管線系統(tǒng)，瞬態(tài)水力特性較為復雜，泵站與管線的水錘綜合防護是一個值得研究的重大課題。今天我們就以最常見的止回閥和排氣閥來分析一下它們在管線水錘防護中起到的作用。
水泵與止回閥是供水管路中最基本的設施，止回閥安裝在泵出口，與水泵構(gòu)成一組合便捷，水泵提供壓能將水從低位池輸送到高位池，止回閥用于防止泵機組由于動力突然中斷時因逆流引起的飛逸反轉(zhuǎn)。普通止回閥的閥瓣動作主要受流動介質(zhì)的控制，其關閉過程通常滯后于水流的停流過程，閥瓣不得不在逆流中突然關閉，而在關閉的瞬間，逆流介質(zhì)突然停止流動，流速由最大突變?yōu)榱悖诹黧w慣性的作用下，閥門下游側(cè)壓力將升高，形成所謂的關閥水擊壓力，當其值足夠大時就會引起管道破裂等事故。
從理論上講，水流從正向到逆向流動之間有一個零流速點，此時流動瞬間停止，若能使閥瓣正好在此時關閉，則水流的慣性沖擊力最小，水擊壓力也就最小，這是止回閥最理想的關閉方式。但由于工程實際問題的復雜性，想真正做到零流速關閥是不現(xiàn)實的，因此出現(xiàn)了兩種不同的關閥方式：一種是緩閉式，就是在止回閥中增設輔助裝置或機構(gòu)調(diào)節(jié)閥瓣的關閉助力矩，使閥瓣的關閉動作先快后慢，尤其在最末端行程中緩慢關閉，達到減輕水擊的目的。這類閥具有較好的關閉特性，但結(jié)構(gòu)復雜，成本較高，一般應用于要求較高的系統(tǒng)。另一種是快關式，就是通過減小閥門開度、縮短閥瓣行程或在運動部件上附加外力等方法，達到加快閥瓣關閉速度，縮短關閉時間，使其在介質(zhì)倒流前或在倒流速度很低的情況下完成關閉;這類閥結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，因此廣泛應用于一般管道輸送系統(tǒng);然而，閥瓣關閉速度過快，卻可能導致閥后水柱發(fā)生分離，從而產(chǎn)生強烈的斷流彌合水擊，及彌合水錘。
為避免閥門關閉過快導致水柱分離，產(chǎn)生彌合水錘，目前常用的方法是在止回閥后安裝進排氣閥、空氣罐等設施。
進排氣閥一般旁接在支管上，比主管軸線高，當安裝點的管內(nèi)壓力降低到大氣壓以下時，氣閥打開，讓空氣進來，避免水柱分離;當管內(nèi)壓力上升到大氣壓以上時，又將氣體排出管外，待空氣基本排放完后，自動關閉，以阻止水外溢。因此，進排氣閥能有效消除水柱分離，預防彌合水錘的產(chǎn)生，但其結(jié)構(gòu)較復雜，且存在閥芯動作失靈，介質(zhì)外泄的隱患。
空氣罐常用于減緩或消除管線系統(tǒng)的水擊壓力，其結(jié)構(gòu)簡單，反應靈敏，工作可靠，但容量大小、安裝位置等需根據(jù)具體情況，經(jīng)復雜的計算而定，費時費事。工程中常常是憑經(jīng)驗而定，可能會引起一些意想不到的后果?？諝夤薏⒉灰欢ㄊ瞧鸬綔p緩水擊壓力的作用，有時它反而會增強水擊壓力，在泵突然停機時，止回閥下游處的壓力突降，若空氣罐離閥太近，罐內(nèi)的水在氣壓作用下迅速流出罐外，從而增大了閥內(nèi)的逆向流速。若空氣罐容量合適，安裝位置合理，控制水擊的效果就很好。最簡單方便的措施是在管路中增設一個或多個止回閥(稱為線路止回閥)，線路中設置的止回閥可以阻止水柱的大量倒流，起到了有效防止斷流彌合、氣穴潰滅的作用。但值得注意的是，如果管線停輸時止回閥關閉嚴密，二者之間的密閉管段由于存在氣(汽)體而處于不滿管的狀態(tài)，則泵重新啟動時也可能引發(fā)新的水擊;因此，設置于線路上的止回閥應允許有一定的泄露，最好選用帶旁通回流管的止回閥。
在我們的實際工程中，由于水錘效應引起的事故不計其數(shù)。有一個經(jīng)典案例跟大家分享一下，在深圳的梅隴泵站，1998年設計，1999年建設，2000年投產(chǎn)，至今已安全運行21年，其日供水量約11萬m³/d，揚程95m，采用的是DN1100的管道，全長8km，由于揚程很高，且一直無管道爆管等事故發(fā)生，經(jīng)常有人去該泵站取經(jīng)，其秘密就在泵站外的管線之上，該泵站有5臺水泵，5個DN500快閉緩閉式止回閥，閥后各1個DN100復合式空氣閥;2個DN300水擊預防閥(從兩側(cè)回泄吸水池)，沿線凸峰節(jié)點1個DN250-5mm注氣微排閥。其全線8km，就靠這個注氣微排閥來消除負水擊，屬于被動性水擊防護措施。
在川店供水管網(wǎng)設計中，全程將近30km，地勢起伏沒有上述工程那么大，但是在設計方案中，所有高點都設置了排氣閥，在地上較為平緩處每隔一段距離也設置了排氣閥，雖然管線較長，但能夠有效的消除部分水錘的影響，使管線能夠在允許的工作壓力下正常運行。
對于長距離大口徑輸水管道我們往往能夠意識到預防水錘的產(chǎn)生，但是小管道的水錘效應我們也不能忽視，在新垸引江濟漢渠附近的一處φ160PE管道，由于該處用水高峰期時水量較低，本打算在此增加一處加壓設備在高峰期時進行加壓供水，在前期準備裝泵測試的過程中，由于測試后方無排氣閥，且過橋管道安裝已經(jīng)有了一定年限，在關泵后的幾個小時內(nèi)發(fā)生了爆管事故，據(jù)分析，該次事故的產(chǎn)生可能原因之一就有在前期測試加壓設備后直接停泵，使管道內(nèi)產(chǎn)生負壓，又由于無可吸氣的空氣閥，使得管內(nèi)產(chǎn)生了真空，后再進行常壓供水時產(chǎn)生了彌合水錘，導致管道連接處脫落。后期修復此條管道時，設計了復合式進排氣閥，以此來對停泵啟泵時產(chǎn)生的水錘有一定的消除作用。在我們的日常搶修施工中，在有條件的情況下，關閉和開啟閥門可以盡量放緩一點，或者通過逐步減小多個閥門的開閉程度，以免管道中的空氣無法及時排除，產(chǎn)生的彌合水錘對我們的管網(wǎng)造成破壞。
由于長距離輸水管線具有管線長、流量大、揚程高、多起伏等特點，停泵水力過渡過程較復雜，最顯著的特征就是在管線局部高點或者管段可能發(fā)生斷流彌合水錘。在斷流彌合水錘的發(fā)生和發(fā)展過程中，負壓的存在容易造成管道受壓變形以及外界污染物和微生物的入侵，影響輸水水質(zhì)，而彌合升壓對管道造成的劇烈壓力振蕩容易導致管道的疲勞損壞，并引發(fā)爆管事故。在實際工程中，合理設置水擊泄壓閥、空氣罐和進排氣閥，并且設置合適的止回閥關閉方式，能有效的預防和解決正壓水錘與負壓水錘的影響
(通訊員：肖王金)
打印
關閉