《水泵及水泵站》教案

当管路中倒流水流的速度达到一定程度时，止回阀很快关闭，因而引起很大的压力上升；而且水泵机组惯性小，供水地形高差大时，压力升高也大。

这种带有冲击性的压力突然升高能击毁管路或其它设备。国内外大量的实践证明，停泵水锤的危害主要是因为水泵出口止回阀的突然关闭所引起的。其引起的水锤增压是很大的，最高压力几乎达到正常压力的200%。

（1.2）在水泵出口处无普通止回阀（无阀系统）

在无阀系统中，停泵水锤经历了水泵工况、制动工况、水轮机工况、制动工况等几个过程，并循环往复。其转矩M、水头H、倒流流量及反向转速等的极大值均发生在水轮机工况阶段。最大升压为正常水压的1.28倍。

（1.3）泵管路系统中的水柱分离现象和断流（弥合水锤）

不管水泵出口处有无止回阀，突然停泵后在泵站及管路内恒发生压力降落。当管路某处的压力降到当时水温的饱和蒸汽压以下时，水将发生汽化，破坏了水流的连续性，造成水柱分离（又叫水柱拉断），而在该处形成“空腔段”。当分离开的水柱重新弥合时或“空腔段”重新被水充满时，由于两股水柱间的剧烈碰撞会产生压力很高的“断流（弥合水锤）”。断流弥合水锤的升压值比一般水流连续时的升压要大，危害性也大。因此，在探讨停泵水锤时，必须先判断是否会产生水柱分离现象及其可能发生的地点。

如图28所示，分析管道在翻越山峰时，产生弥合水锤的条件。

ΔαΔ

图28 管道翻越山峰产生弥合水锤的条件示意图

im=tgα H0=imLab-Za+Zb

液流翻越f点需要的扬程为Hf，则：Hf=imLaf+Zf-Za ΔH=Hf -H0=Zf-Zb-im（Lab-Laf）= Zf-Zb-imLbf

如不采取措施，在翻越点f下游必然加速流动形成真空不满流。 对水力翻越点f和出口断面b写能量方程：

ufuP??Zf?b?b?Zb?imLbf uf=ub 2g?2g?2Pf2Pf和Pb为翻越点和出口断面的压强，Pb=0

49

《水泵及水泵站》教案

因此：

Pf??imLbf?(Zf?Zb)

如自然落差（Zf-Zb）大于阻力损失水头imLbf，则翻越点f处为负压，自然落差越大，负压越大。当负压大于某一临界值Pcr后，液流开始发生汽化。首先，水中的溶解空气逸出，当负压继续增加时，液流会汽化，出现空穴和气洞，形成不连续流。当流体的压力继续降低，空化进一步发展就会在管道上部形成一个很长的超空穴，在孔穴的下部液流呈真空明流。在重力作用下不断加速，形成真空加速流。真空不满加速流动段的另一个严重问题，是真空腔扩大，流体可能被拉断，在下游阻力增大或上游流量加大时发生真空弥合水击，在弥合水击发生时，发生雷鸣般的响声，并伴随强烈振动，直接危及管线安全运行。

（2）停泵水锤计算综述

在具体的技术条件下，如何进行停泵水锤分析，如何判断停泵水锤的危害，采取何种措施来消除危害，以及如何估评防护措施的技术经济效果等，都要以相应的停泵水锤计算为基础。

进行水锤计算是为了求得：

a、 在发生停泵水锤的暂态过程中，泵站及管路中的流量Q、水头H、机组转速n及轴上转矩M等基本参数随时间t而变化的规律以及它们的极值。

b、 在输水管路中开始产生水柱分离的地点和时刻，断流空间的大小、两分

离水柱互相碰撞的时刻及断流弥合水锤的升压值。 c、 为进行停泵水锤分析所需要的其它资料与数据，如水泵的全性能曲线、

水锤波的传播和反射规律以及水泵机组的惯性效应等。 d、 可能采用的停泵水锤防护措施的技术经济效果。 e、 处于停泵水锤暂态条件下，对水泵机组及管路等主要设备的机械强度校

核与评价。

f、 找出经济合理的水锤防护措施，以保证泵站、管道运行安全。

关于停泵水锤的计算方法，如从方法上分，有数解综合法、图解法、电算法以及其它方法等。如从计算目的上分，有停泵水锤危害预估算及停泵水锤的精确计算。

（3）停泵水锤的防护措施 （3.1）防止水柱分离

减小管道的铺设坡度；增加翻越点以下管线长度；减小管径、增加管壁厚度；在管线上增加孔板消能装置。 （3.2）防止升压过高的措施

设置水锤消除器；设置空气罐缸；采用缓闭阀；取消止回阀。 4.5 泵站噪声及其消除 （1）泵站中噪声源

泵站中噪声源有：电机噪声、泵和液力噪声、风机噪声、阀门噪声、和变压器噪声等。其中以电机转子高速转动时，引起与定子间的空气振动而发出的高频声响为最大。

（2）泵站内的噪声防治

泵站内的噪声防治一般采用吸音、消音、隔音、隔振等噪声控制技术。吸音是用吸音材料装饰在水泵房的内表面，将室内的声音吸掉一部分，以降低噪声。

50