摘要:水錘是供水裝置中常見的一種物理現(xiàn)象，它在供水裝置管路中的破壞力是驚人的，對管網(wǎng)的安全平穩(wěn)運行是十分有害的，容易造成爆管事故。包頭供水項目部所在的源水裝置是中天合創(chuàng)鄂爾多斯煤炭深加工示范項目的一項配套裝置，有一條207Km長輸水管線，由于管線長、揚程高、工作壓力大，易產(chǎn)生水錘，該項目部采取泄壓保護技術(shù)、安裝排氣閥等措施，保證裝置安全生產(chǎn)運行。

　　關(guān)鍵詞:水錘;原因;措施

　　一.水錘的作用

　　在壓力管道系統(tǒng)中，閘或閥的誤操作、泵機組的意外斷電、進出水池水位的大突變等意外事件以及水泵機組的非正常啟停等，都會造成管道內(nèi)流速劇烈變化，從而引起動量交換，致使水體沖量改變，對管壁、水泵以及閥門等附件產(chǎn)生巨大的沖擊力， 在水體慣性和可壓縮性、管壁彈性以及系統(tǒng)阻力作用下，管道內(nèi)水的壓力和密度不斷交替變化，直至穩(wěn)定，工程上稱這一水力過渡過程狀態(tài)為水錘現(xiàn)象。

　　在實際工作中，水錘主要為事故關(guān)閥水錘和事故停泵水錘。事故關(guān)閥會引起泵和管道內(nèi)水流流速急劇變化，會造成閥及其連帶部件損壞，若遇到某處水管強度不夠，又會引發(fā)爆管現(xiàn)象;事故停泵，當泵處于制動工況時，管內(nèi)水壓力很可能降至汽化壓力而在管道中的某些截面發(fā)生水柱分離現(xiàn)象，形成更大的水錘壓力， 對管壁造成較大的沖擊力。包頭水務項目部系長距離輸水管道系統(tǒng)，水錘事故發(fā)生后水柱分離持續(xù)一定的時間， 發(fā)生再彌合水錘的幾率較大，因此如何科學進行水錘分析和及時制訂相應水錘防護策略，是包頭項目部泵站安全 生產(chǎn)中不容忽視的一項重要運行管理內(nèi)容

　　二.泵站水錘分析

　　對泵站進行水錘分析，需在了解泵系統(tǒng)構(gòu)成的前提下，對泵系統(tǒng)工況進行分析，以便找出誘發(fā)水錘的因素，為制訂水錘防護策略提供實際依據(jù).。

　　1.泵系統(tǒng)構(gòu)成。包頭水務項目部泵系統(tǒng)由蓄水池、泵進水管路、泵、泵出水管路、長輸水管線等組成。

　　2.正常工況水錘分析。泵系統(tǒng)正常工況包含正常運行工況和正常開停機工況兩種情況。在正常運行工況下，包頭項目部泵站泵系統(tǒng)的主機(包括給水泵和電機)及其輔助設備(包括泵進出口閥、泵出口調(diào)節(jié)閥、出站調(diào)節(jié)閥，長輸水管線排氣閥等)的設備狀態(tài)是良好的，無誘發(fā)故障和事故的因素，管道中水流平穩(wěn)且挾氣量低.

　　包頭水務項目部泵站的瞬變過程主要有以下幾種：

　　2.1取水口檢修閘閥調(diào)節(jié)流量時引起的水流瞬變過程; 3)進水池檢修蝶閥調(diào)節(jié)水位時引起的水流瞬變 過程; 4)壓力水箱檢修蝶閥調(diào)節(jié)壓力時引起的水流瞬 變過程; 5)停機后水流還未達到平穩(wěn)又按正常開機程序 開機的水流瞬變過程; 6)開機后水流還未達到平穩(wěn)又按正常停機程序 停機的水流瞬變過程. 由于正常工況下，水流平穩(wěn)，泵系統(tǒng)不會產(chǎn)生超出 設計的壓升或壓降，因而不會誘發(fā)水錘現(xiàn)象.

　　2.2異常工況水錘分析，包頭水務項目部泵站泵系統(tǒng)異常工況主要有三類。

　　2.2.1 事故停機。泵系統(tǒng)在發(fā)生泵進出口檢修蝶閥關(guān)閉、泵出口 液控蝶閥事故關(guān)閉、定子或軸承溫度過高、冷卻水 中斷、電氣事故以及按手動緊急停機按鈕等事件的 情況下，都會導致事故停機，這些事件實際上構(gòu)成 了事故停機的必要條件.事故停機的水錘大小主要 與泵結(jié)構(gòu)、水錘防護設備(如出口液控蝶閥、調(diào)壓 塔、排氣閥等)的調(diào)壓功能等外在因素有關(guān)(具體 分析參見 3.2).

　　2.2.2 正常運行中泵系統(tǒng)部件突然出現(xiàn)故障 這種情況下，故障不會構(gòu)成事故停機必要條件， 但如果任由故障繼續(xù)存在，一旦故障發(fā)展成為事故， 同樣會導致事故停機.

　　2.3.3 在瞬變流中開停機只要開停機水錘壓升不遭遇被分離的水柱再彌 合，這類異常工況將不會產(chǎn)生較大的水錘壓力，但 對泵系統(tǒng)的破壞無疑是不可忽視的.

　　3 泵系統(tǒng)水錘防護策略

　　水錘分析的目的是為了制訂相應的水錘防護策略.泵系統(tǒng)水錘防護有兩層含義，第一層含義是防止水錘現(xiàn)象的發(fā)生;第二層含義是將水錘危害程度降到最低.前者實際上要求運行人員使泵系統(tǒng)保持正常工況;后者則要求設計者事先制訂水錘防護策略，運行人員及時采取水錘防護措施.

　　3.1保持泵站系統(tǒng)處于正常工況。

　　3.1.1 保持泵系統(tǒng)設備完好。采用的是全線集中控制的方式，通過SCADA系統(tǒng)事實準確監(jiān)控全線的運行工況， 結(jié)合《水務部源水裝置崗位操作法》和《水務部源水裝置工藝技術(shù)規(guī)程》做好啟停泵操作工作，確保泵系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常;正常運行期間要求工藝、設備、儀表、電氣等技術(shù)人員每天2次對泵房設備進行檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題。維修人員每天2次對運行設備進行巡回檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。操作人員每天6次對設備進行巡回檢查，及時發(fā)現(xiàn)隱患。2021年4月對泵站的6臺外輸泵進行維護保養(yǎng)。

　　3.1.2 保持泵及管道中水流挾氣量低 可通過啟泵前對進站管道進行及時排氣實現(xiàn)。泵站進站管線和出站管線及給水泵、外輸泵進出管線均安裝有排氣裝置，保證管道內(nèi)氣體排出。同時制訂相應的排氣操作規(guī)定，管道氣體排氣質(zhì)量得以保證。

　　3.1.3 保持水流流態(tài)平穩(wěn)。正常運行期間，要做好以下工作： (1)當福源泉送水時，及時觀察進站管線壓力，發(fā)現(xiàn)波動較大時，外操人員及時排氣;(2)調(diào)節(jié)出站流量時應緩慢勻速，直至水流平穩(wěn); (3)調(diào)節(jié)壓力時應緩慢勻速，直至水流平穩(wěn)。而正常啟停機前，除應保證上述工作已做好之外，還要做好停機后若需要再開機，應間隔20分鐘，不能立即啟動。

　　3.2 設計和運行兩方面降低水錘危害。

　　對設計者來說，將水錘危害降到最低意味著要 制訂水錘防護策略，防患于未然;而對運行管理者 來說，將水錘危害降到最低則意味著做好水錘防護措施，不讓水錘危害擴大，盡量減小危害程度。

　　3.2.1在出站端設置調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)出站壓力，控制水錘事故的發(fā)生。較小的水錘壓力增加可通過出站調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)壓力，當水錘壓力增加超過一臺輸水泵運行揚程時，可停一臺輸水泵，以延緩水錘事故的增長，進而增加處理時間。

　　3.2.2在長輸水管線進站端和出站端設置的泄壓閥，當水錘壓力超過泄壓指時，泄壓閥打開，管輸介質(zhì)泄入蓄水池中，避免水錘壓力進一步增加，影響管道安全。

　　3.3.3給水泵入口匯管、外輸泵入口和出口匯管、出站管線上設置壓力開關(guān)，用于管道聯(lián)鎖程序。

　　3.3.4長輸水管線上安裝排氣閥、排水閥，避免水錘的發(fā)生。

　　機械方向論文范例：泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)上位機故障分析及對策

　　4 結(jié)語

　　進行泵站水錘分析和防護策略研究，歸根到底是為了規(guī)范泵站運行管理和保持機組完好狀態(tài)的需要，在實際工作中應該按照運行操作規(guī)程進行泵站的運行和管理，嚴禁誤操作，并及時發(fā)現(xiàn)誘發(fā)水錘的因素，消除水錘隱患，從而實現(xiàn)泵站安全經(jīng)濟運行。

　　作者：張玉君