摘 要：長(zhǎng)距離輸水管道工程中，破壞性水錘的壓力所造成的管道和設(shè)備破損是發(fā)生水錘事故的主要原因。分析水錘特性并設(shè)計(jì)出合理的消減水錘壓力的防護(hù)措施，對(duì)于保證輸水工程的可靠性和降低管路工程造價(jià)具有重要意義。

　　關(guān)鍵詞：水利工程評(píng)職范文,水錘,防護(hù),設(shè)計(jì)

　　水錘是在輸水過(guò)程中，由于閥門突然開啟或關(guān)閉、水泵突然停車、驟然啟閉導(dǎo)葉等原因，使流速發(fā)生突然變化，引起管道中的水流壓力急速上升或下降的現(xiàn)象。在長(zhǎng)距離輸水管道工程中，最大的安全隱患是水錘事故，負(fù)壓導(dǎo)致的水錘破壞是泵站系統(tǒng)中較常出現(xiàn)的現(xiàn)象。為此，在輸水管道中必須采取一定的水錘防護(hù)措施對(duì)水錘壓力進(jìn)行消減。合理的水錘防護(hù)措施是供水系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保障。

　　一、水錘產(chǎn)生的原因及破壞形式

　　產(chǎn)生水錘現(xiàn)象的原因是由于水存在慣性和可壓縮性，實(shí)質(zhì)是由于管道內(nèi)水體流速的改變，導(dǎo)致水體的動(dòng)量發(fā)生急劇改變而引起作用力的變化的結(jié)果。另一個(gè)原因是管道中有空氣，空氣柱在突然降壓時(shí)會(huì)膨脹，推動(dòng)水柱運(yùn)動(dòng)，這樣就會(huì)形成氣推水、水推氣，就會(huì)形成水錘，形成大的破壞力。特別是第一次試水，必須排氣，排完氣后才能充水。

　　水錘的破壞主要表現(xiàn)在水錘壓力過(guò)高，引起水泵、閥門和管道破壞;或水錘壓力過(guò)低，管道因失穩(wěn)而破壞。水泵反轉(zhuǎn)速過(guò)高或與水泵機(jī)組的臨界轉(zhuǎn)速相重合，以及突然停止反轉(zhuǎn)過(guò)程或電動(dòng)機(jī)再啟動(dòng)，從而引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的永久變形，水泵機(jī)組的劇烈振動(dòng)和聯(lián)結(jié)軸的斷裂。水泵倒流量過(guò)大，引起管網(wǎng)壓力下降，水量減小，影響正常供水。

　　二、水錘的分類

　　根據(jù)水錘產(chǎn)生的原因，可以分為關(guān)閥水錘(開發(fā)閥門突然關(guān)閉時(shí)引起的水錘);停泵水錘(正在運(yùn)行的水泵因斷電或事故時(shí)突然停泵引起的水錘);斷流彌合水錘(管道中的壓力降低可能使管道中某點(diǎn)的壓力隆至水的汽化壓力或管道中有空氣，空氣柱在突然降壓時(shí)會(huì)膨脹，形成水柱分離，而在壓力升高時(shí)，被分離的水柱再度彌合，互相撞擊形成水錘，形成大的破壞力)。

　　二、水錘的防護(hù)措施

　　對(duì)于長(zhǎng)距離輸水管道的水錘防護(hù), 要同時(shí)抓好設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)行管理兩個(gè)階段的工作。

　　(一)在設(shè)計(jì)階段

　　在設(shè)計(jì)階段,消減水錘壓力主要有采取防止降壓(可能形成彌合水錘) 和防止水錘升壓兩類。

　　1、防止產(chǎn)生負(fù)壓措施

　　(1)在管路敷設(shè)時(shí),盡量使管路平順,避免局部突起、急彎等現(xiàn)象。

　　(2)在管路中設(shè)置調(diào)壓水箱。一般設(shè)置在逆止閥的出水側(cè),或設(shè)置在可能形成水柱中斷的轉(zhuǎn)折處,以便在停泵的初始階段向管道內(nèi)充水,防止過(guò)大的壓降。對(duì)于長(zhǎng)距離輸水管道,轉(zhuǎn)折處較多,為避免水柱斷裂,可沿管線設(shè)置多座調(diào)壓水箱。

　　(3)設(shè)置氣囊式水錘消除器。當(dāng)管路正常運(yùn)行時(shí),上部為壓縮空氣,下部存水與管道壓力水相通;當(dāng)管道水壓降低時(shí),上部壓縮空氣將囊中存水壓入管道,避免管道壓降過(guò)大。

　　(4)在管路適當(dāng)位置設(shè)置緩閉止回閥。一般設(shè)置在出現(xiàn)水柱分離段的上游和下游,分段逐漸阻斷并控制管段的水柱流動(dòng),起到一定的防止產(chǎn)生負(fù)壓效果。

　　(5)在管路隆起處加設(shè)自動(dòng)進(jìn)排氣閥。用以排除管道內(nèi)聚集的空氣,并在管道需要放空和檢修時(shí)進(jìn)入空氣,保持排水暢通。同時(shí),在管道產(chǎn)生水錘時(shí)可使空氣自動(dòng)進(jìn)入管道,避免產(chǎn)生負(fù)壓。

　　2、防止水錘升壓措施

　　(1)裝設(shè)水錘消除器。水錘消除器是一個(gè)具有一定泄水能力的安全閥,當(dāng)管路中形成降壓或升壓水錘波時(shí)閥門打開,泄走部分高壓水,從而達(dá)到減弱增壓,保護(hù)管路的目的。

　　(2)安設(shè)爆破膜片。在管路可能升壓很大的管段安一支管,在支管端部用一薄金屬片密封。當(dāng)管中增壓超過(guò)某一預(yù)定值時(shí),膜片破裂,放出水流降低壓力,保證管路及設(shè)備的安全。

　　(3)安裝緩閉止回閥。緩閉止回閥是當(dāng)事故停泵時(shí),通過(guò)相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使閥門按照預(yù)定程序和時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉。這樣,可以減弱正壓水錘,限制倒泄流量,水錘防護(hù)效果較好。

　　(二)在施工階段

　　水錘的防護(hù)控制主要在設(shè)計(jì)與運(yùn)行階段,但是不能因此而忽略了施工階段的重要性,因?yàn)槭┕べ|(zhì)量的好壞直接影響著設(shè)計(jì)意圖的實(shí)現(xiàn)和今后工程的正常運(yùn)行。在施工階段應(yīng)嚴(yán)格按圖施工,施工方法及工藝遵照相關(guān)規(guī)范、規(guī)程的要求進(jìn)行,確保工程質(zhì)量。堅(jiān)決杜絕為節(jié)省施工費(fèi)用,人為減小輸水管道厚度、更換不合格的閥門配件等偷工減料的違規(guī)行為。另外,監(jiān)理單位與建設(shè)單位要切實(shí)履行職責(zé),嚴(yán)把技術(shù)質(zhì)量關(guān),施工過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)有危害工程安全的問(wèn)題,應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)、施工單位聯(lián)系,妥善解決,防患于未然。

　　(三)在運(yùn)行管理階段

　　在運(yùn)行階段水錘防護(hù)主要從三方面著手:開(關(guān))閥水錘防護(hù)、啟泵水錘防護(hù)和停泵水錘防護(hù),制定出切實(shí)可行的操作規(guī)程。

　　1、開(關(guān))閥水錘防護(hù)措施

　　最有效的方法是正確延長(zhǎng)開(關(guān))閥的時(shí)間,緩慢開啟、閉合,避免發(fā)生直接水錘。

　　2、啟泵水錘防護(hù)措施

　　啟泵前排出管道內(nèi)空氣,打開除水泵出口處閥門外的所有閥門,最后再啟泵。當(dāng)水泵必須在空管啟動(dòng)時(shí),可采用分階段開閥啟泵的方式運(yùn)行,程序如下:水泵出口閥門打開15%～30%(其余閥門關(guān)閉)→啟動(dòng)水泵→管道充滿水后開啟閥門至需要開度。

　　3、停泵水錘防護(hù)措施

　　此處停泵水錘系指正常運(yùn)行停泵,為了避免產(chǎn)生水錘,應(yīng)在水泵出口閥門關(guān)閉的情況下停泵。對(duì)于離心泵、混流泵不應(yīng)在閥門全關(guān)時(shí)停泵,宜將閥門關(guān)至15%～30%時(shí)停泵連鎖關(guān)閥為宜。另外,為了更好的防止水錘破壞,做到安全運(yùn)行無(wú)事故,要定期對(duì)輸水管路系統(tǒng)進(jìn)行維檢,避免管道及其附屬構(gòu)配件帶病運(yùn)行。

　　三、水錘防護(hù)在工程實(shí)際中的應(yīng)用

　　以某河水至水廠輸水管道工程為例,分析長(zhǎng)距離輸水工程系統(tǒng)水錘及防護(hù)措施。

　　該工程設(shè)計(jì)流量0.1046m3/s,輸水管道總長(zhǎng)1213km,總揚(yáng)程278m。輸水沿線地形較為復(fù)雜,需要穿越高地和東溝,其中中途高地較水廠地面高66m。設(shè)計(jì)從安全供水消減水錘壓力等方面考慮,在中途高地建高位水池一座,水源水抽入高位水池后采取重力方式輸水,高位水池前采取二級(jí)加壓提水方式。一級(jí)站至二級(jí)站管徑為250mm,地形揚(yáng)程140m,輸水管道總118km;二級(jí)站至高位水池管徑為250mm,地形揚(yáng)程138m,輸水管道總長(zhǎng)319km;高位水池至水廠管徑為300mm,地形揚(yáng)程60m,輸水管道總長(zhǎng)711km。

　　工程設(shè)計(jì)經(jīng)水錘計(jì)算后,得出若不采取足夠的水錘防護(hù)措施,建成后系統(tǒng)將難以正常運(yùn)行的結(jié)論。所以設(shè)計(jì)在管路適當(dāng)位置設(shè)置緩閉止回閥和自動(dòng)進(jìn)排氣閥,以防止在管路中產(chǎn)生負(fù)壓;在泵站出口安設(shè)爆破膜片和水錘消除器,以防止水錘升壓。除此之外,還對(duì)管道與設(shè)備結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)承壓進(jìn)行了精心計(jì)算,并按照在計(jì)算基礎(chǔ)上提高一個(gè)等級(jí)進(jìn)行配管和選取設(shè)備。

　　工程建成運(yùn)行至今,發(fā)生了一次明顯水錘,由于一級(jí)站出口水錘消除器閥件失靈引起的,致使爆破膜片被高壓水擊穿。正因?yàn)橛捎诎苍O(shè)了爆破膜片,才沒(méi)有引起的重大安全事故。同時(shí),也給我們的運(yùn)行管理敲響了警鐘,生產(chǎn)管理運(yùn)行中,不僅要嚴(yán)格遵守相關(guān)操作規(guī)程,也要高度重視維檢工作。

　　總結(jié)

　　總之，在長(zhǎng)距離輸水管道工程設(shè)計(jì)中，消減水錘壓力、去除安全隱患，預(yù)防供水事故的發(fā)生，是非常有必要的。管道投資占輸水工程總投資的絕大比重，因此對(duì)管道及相應(yīng)的因素要進(jìn)行詳細(xì)的分析、了解和設(shè)計(jì)，根據(jù)工程的規(guī)模、重要性、地形和地質(zhì)等條件做出綜合判斷，以達(dá)到更好的施工及使用效果，使管道正常發(fā)揮效益。