摘 要：長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備破損是發(fā)生水錘事故的主要原因。分析水錘特性并設計出合理的消減水錘壓力的防護措施，對于保證輸水工程的可靠性和降低管路工程造價具有重要意義。

　　關鍵詞：水利工程評職范文,水錘,防護,設計

　　水錘是在輸水過程中，由于閥門突然開啟或關閉、水泵突然停車、驟然啟閉導葉等原因，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。在長距離輸水管道工程中，最大的安全隱患是水錘事故，負壓導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措施對水錘壓力進行消減。合理的水錘防護措施是供水系統(tǒng)安全經濟運行的保障。

　　一、水錘產生的原因及破壞形式

　　產生水錘現(xiàn)象的原因是由于水存在慣性和可壓縮性，實質是由于管道內水體流速的改變，導致水體的動量發(fā)生急劇改變而引起作用力的變化的結果。另一個原因是管道中有空氣，空氣柱在突然降壓時會膨脹，推動水柱運動，這樣就會形成氣推水、水推氣，就會形成水錘，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)在水錘壓力過高，引起水泵、閥門和管道破壞;或水錘壓力過低，管道因失穩(wěn)而破壞。水泵反轉速過高或與水泵機組的臨界轉速相重合，以及突然停止反轉過程或電動機再啟動，從而引起電動機轉子的永久變形，水泵機組的劇烈振動和聯(lián)結軸的斷裂。水泵倒流量過大，引起管網壓力下降，水量減小，影響正常供水。

　　二、水錘的分類

　　根據水錘產生的原因，可以分為關閥水錘(開發(fā)閥門突然關閉時引起的水錘);停泵水錘(正在運行的水泵因斷電或事故時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會膨脹，形成水柱分離，而在壓力升高時，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、水錘的防護措施

　　對于長距離輸水管道的水錘防護, 要同時抓好設計、施工與運行管理兩個階段的工作。

　　(一)在設計階段

　　在設計階段,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、防止產生負壓措施

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

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

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

　　(4)在管路適當位置設置緩閉止回閥。一般設置在出現(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,起到一定的防止產生負壓效果。

　　(5)在管路隆起處加設自動進排氣閥。用以排除管道內聚集的空氣,并在管道需要放空和檢修時進入空氣,保持排水暢通。同時,在管道產生水錘時可使空氣自動進入管道,避免產生負壓。

　　2、防止水錘升壓措施

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

　　(2)安設爆破膜片。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。當管中增壓超過某一預定值時,膜片破裂,放出水流降低壓力,保證管路及設備的安全。

　　(3)安裝緩閉止回閥。緩閉止回閥是當事故停泵時,通過相應的傳動機構使閥門按照預定程序和時間自動關閉。這樣,可以減弱正壓水錘,限制倒泄流量,水錘防護效果較好。

　　(二)在施工階段

　　水錘的防護控制主要在設計與運行階段,但是不能因此而忽略了施工階段的重要性,因為施工質量的好壞直接影響著設計意圖的實現(xiàn)和今后工程的正常運行。在施工階段應嚴格按圖施工,施工方法及工藝遵照相關規(guī)范、規(guī)程的要求進行,確保工程質量。堅決杜絕為節(jié)省施工費用,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)理單位與建設單位要切實履行職責,嚴把技術質量關,施工過程中若發(fā)現(xiàn)有危害工程安全的問題,應及時與設計、施工單位聯(lián)系,妥善解決,防患于未然。

　　(三)在運行管理階段

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

　　1、開(關)閥水錘防護措施

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

　　2、啟泵水錘防護措施

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

　　3、停泵水錘防護措施

　　此處停泵水錘系指正常運行停泵,為了避免產生水錘,應在水泵出口閥門關閉的情況下停泵。對于離心泵、混流泵不應在閥門全關時停泵,宜將閥門關至15%～30%時停泵連鎖關閥為宜。另外,為了更好的防止水錘破壞,做到安全運行無事故,要定期對輸水管路系統(tǒng)進行維檢,避免管道及其附屬構配件帶病運行。

　　三、水錘防護在工程實際中的應用

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

　　該工程設計流量0.1046m3/s,輸水管道總長1213km,總揚程278m。輸水沿線地形較為復雜,需要穿越高地和東溝,其中中途高地較水廠地面高66m。設計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加壓提水方式。一級站至二級站管徑為250mm,地形揚程140m,輸水管道總118km;二級站至高位水池管徑為250mm,地形揚程138m,輸水管道總長319km;高位水池至水廠管徑為300mm,地形揚程60m,輸水管道總長711km。

　　工程設計經水錘計算后,得出若不采取足夠的水錘防護措施,建成后系統(tǒng)將難以正常運行的結論。所以設計在管路適當位置設置緩閉止回閥和自動進排氣閥,以防止在管路中產生負壓;在泵站出口安設爆破膜片和水錘消除器,以防止水錘升壓。除此之外,還對管道與設備結構的設計承壓進行了精心計算,并按照在計算基礎上提高一個等級進行配管和選取設備。

　　工程建成運行至今,發(fā)生了一次明顯水錘,由于一級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。正因為由于安設了爆破膜片,才沒有引起的重大安全事故。同時,也給我們的運行管理敲響了警鐘,生產管理運行中,不僅要嚴格遵守相關操作規(guī)程,也要高度重視維檢工作。

　　總結

　　總之，在長距離輸水管道工程設計中，消減水錘壓力、去除安全隱患，預防供水事故的發(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，因此對管道及相應的因素要進行詳細的分析、了解和設計，根據工程的規(guī)模、重要性、地形和地質等條件做出綜合判斷，以達到更好的施工及使用效果，使管道正常發(fā)揮效益。