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停泵水錘及防護(hù)
一、停泵水錘及其危害
離心泵的正常啟動、停車及管道內(nèi)流量發(fā)生變化時，在壓力管道內(nèi)都會產(chǎn)生一定程度的水錘現(xiàn)象，但由于水錘壓力較小，因而不會造成水錘事故。泵站的水錘事故往往使由于停泵水錘所引起的。
所謂停泵水錘是指突然斷電或其他原因造成開閥停車時，在水泵和壓力管道中由于流速的突然變化而引起壓力升降的水力沖擊現(xiàn)象。例如電力系統(tǒng)或電器設(shè)備發(fā)生故障、水泵機(jī)組偶發(fā)故障等原因，都可能發(fā)生離心泵開閥停車，從而引發(fā)停泵水錘。
停泵水錘的高壓力可達(dá)正常工作壓力的200%，甚至更高可以使管道及設(shè)備擊毀，一般事故造成“跑水”、停水；嚴(yán)重事故造成泵房被淹、設(shè)備損壞、設(shè)施被毀，甚至于造成人身傷亡事故。
發(fā)生停泵水錘時，在水泵壓水管路起伏較大處，還會發(fā)生斷流水錘，即在管路高點(diǎn)處產(chǎn)生負(fù)壓，當(dāng)壓強(qiáng)值小于相應(yīng)溫度下的飽和壓力時，在該處發(fā)生汽化而形成汽腔，使連續(xù)水流中斷(水柱分離)，當(dāng)增壓波傳來時，汽腔被壓縮，在汽腔消失的瞬間，兩股水流撞擊，從而引發(fā)斷流水錘，其壓強(qiáng)值將超過連續(xù)水流的水錘壓強(qiáng)值，因而危害更大。
二、停泵水錘保護(hù)措施
為了防止停泵水錘事故的發(fā)生，在泵站中應(yīng)采取防護(hù)措施。
1.防止斷流水錘(水柱分離)的措施
(1)敷設(shè)壓水管路時應(yīng)盡量避免局部突起，以防出現(xiàn)負(fù)壓過大而引起水柱分離。
(2)在管路可能產(chǎn)生水柱分離處設(shè)置充水箱或調(diào)壓塔，當(dāng)停泵水錘管內(nèi)壓力降低時及時補(bǔ)水，以防產(chǎn)生水柱分離。
(3)盡可能降低壓力管道中流速。
2.防止增壓過高的措施
(1)設(shè)置水錘消除器。
水錘消除器是具有一定泄水能力的安全閥，一般安裝在止回閥下游。水錘消除器有下開式水錘消除器、自閉式水錘消除器、自動復(fù)位式水錘消除器等。圖1為自動復(fù)位下開式水錘消除器，工作原理如下：水泵突然停止后，管線起端的壓力下降，水錘消除器缸體2外部的水經(jīng)閥門9流動管8，缸體中的水經(jīng)閥3流到管8，此時在重錘5作用下，活塞1下落到虛線所示位置，當(dāng)大水錘壓力到來時，高壓水即經(jīng)排水管4排出。一部分水經(jīng)止回閥瓣上的小孔回流到缸體內(nèi)，直到活塞下的水量慢慢增大，壓力加大，使活塞上升，重錘復(fù)位，排水管管口封住。緩沖器6用以使重錘平穩(wěn)復(fù)位。
圖1 自動復(fù)位下開式水錘消除器
1-活塞；2-缸體；3-閥瓣上鉆有小孔的單向閥；
4-排水管；5-重錘；6-緩沖器；7-保持桿；
8-管道；9-閘閥(常開)；10-活塞聯(lián)桿；11-支點(diǎn)
(2)設(shè)空氣缸
如圖2所示，在壓力管路上設(shè)置空氣缸，利用氣體體積與壓力成反比的原理，當(dāng)發(fā)生水錘時，管道內(nèi)壓力升高，空氣被壓縮，起氣墊的作用；當(dāng)管道內(nèi)形成負(fù)壓，甚至發(fā)生水柱分離時，它向管道內(nèi)補(bǔ)水，可以有效地消減停泵水錘的危害。
圖2 空氣缸
A-沒有氣囊；B-有氣囊；
(3)設(shè)緩閉式止回閥。
緩閉式止回閥有止回閥和緩閉機(jī)構(gòu)組成，常用有緩閉式止回閥、液壓式緩閉蝶閥等。當(dāng)突然停泵時，通過緩閉傳動機(jī)構(gòu)，使止回閥逐漸關(guān)閉，允許部分水通過水泵倒流回水池，從而減弱了水錘強(qiáng)度。在泵站中得到廣泛采用。圖3為液壓式緩沖止回蝶閥。
圖3 液壓式緩沖止回蝶閥
(4)取消止回閥。
實(shí)踐證明，止回閥的突然關(guān)閉危害極大。因此，在壓水管路較短，水泵倒轉(zhuǎn)危害較小的情況下，以及突然停電可以及時關(guān)閉出水閘閥時，可以不設(shè)止回閥，從而可以減少停泵水錘發(fā)生的可能性。
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