泵站停泵水锤的分析及危害有哪些?
一、停泵水锤分析
管道上无止回阀的停泵水锤,管道上无止回阀的停泵水锤过程分三个阶段。水泵工况。当动力突然中断后,由于机组和水流的惯性作用,机组仍然保持正转,水流仍然按正常流动方向流动。但正转转速逐渐减小,流速和流量也逐渐减小,压力降低。一般情况下,机组惯性较大时,当水流受管壁的摩阻和重力的作用停止流动时,机组仍然减速正转。这一阶段,从动力突然中断起到管内水流完全停止正向流动(即Q=0)为止。
制动工况。瞬态静止的水,在重力和静水头的作用下,开始倒流。倒流水对正转的转子起制动作用,使机组转速继续降低。当正转转子的能量耗尽时,水泵停止正转。由于倒流水受到正转叶轮的阻力,水泵和管道中水压力开始回升,这一阶段从水开始倒流(即Q=0)起,到水泵停止正转(即转速n=0)止。
水轮机工况。在倒流水的作用下,水泵开始反转,并逐渐加快,泵中水压也不断升高。倒流流量很快达*大值,反转转速也因而上升。随着叶轮转速的升髙,势必挟带水-起旋转,阻止水流下泄。反而使倒流流量有所降低,使管道中压力增至*大值,相应地转速也达到*大值。随后,由于倒流流量继续减少,因而反转转速略有降低,*后机组在稳定的转速和流量下运行。由于这时的机组受到倒流水的作用,在无任何负载的情况下空转,所以这一稳定的转速叫飞逸转速。
无止回阀时水泵出口处在突然停泵后的压力、流量、转速变化过程线,水泵出口处升压水锤值可达正常压力的10%?50%,降压水锤值可达正常压力的90%左右。
管道上装有止回阀时的停泵水锤,当水泵出口处装有止回阀时,其水锤过程的**阶段与无止回阀的情况相同。即管道离心泵正转水正流,压力降低,*大降压值为正常压力的90%左右。在第二阶段,止回阀关闭,引起压力突然升高,*大增压值为正常压力的90%左右。机组转子因无倒流水的作用,
其正转转速缓慢下降。压力达到*大值后,急速下降,随后又上升、下降,以静水头100%处为基线,上下交替变化。因管道的摩擦阻力,水锤波的峰值逐渐降低,*后稳定在静水头线上。
水锤压力沿管道的分布线图有止回阀与无止回阀时管道沿程*大、*小压力分布线。靠近水泵出口处压力降较大,而在出水池附近压力降较小。若管道中某点(如C点)形成的负压低于工作温度下的饱和蒸汽压力,水将发生汽化,产生水柱分离现象,当水柱弥合时,产生巨大的局部压力,使压水管道遭到破坏。
二、停泵水锤的危害
当泵站发生停泵水锤事故时,将造成“跑水”,停水,严重的还造成泵房被淹;有的还造成工厂被迫停产,冲坏铁路,还有的设备被水锤压力破坏,甚至造成人员伤亡事故.如某电厂泵站从水库取水输送至电厂,管线全长13200m,管线沿地形起伏铺设,呈逐渐上升的趋势。采用工作压力为1.OMPa和0.8MPa的预应力钢筋混凝土管道,管道投人运行后曾先后多次发生水锤爆管事故,电厂被迫停止发电,造成极大的经济损失。
停泵水锤事故容易在下列条件下发生。单管向髙处供水,当供水地形高差超过20m时,就要注意停泵水锤可能带来危害,水泵的总扬程(或工作压力)大;输水管道内流速过大;输水管道很长,且管线起伏变化;自动化泵站中的阀门关闭太快。