摘要：泵站停泵水锤是一种危害性较高的现象，能够导致压力管道损坏进而引起停工问题，从而使泵站的正常运行受到严重的阻碍。因此，在泵站压力管道设计过程之中，必须对水锤问题有着足够的重视，降低泵站压力管理的水锤问题产生的几率，从而使泵站压力管道能够安全合理的运行。在本文之中，首先对于泵站压力管道水锤进行了深入且详细的分析，并从多个角度探讨了水锤现象产生的原因，对水锤进行了科学合理的计算，提出了阀门选择、空气罐与空气阀优化设计等多种行之有效的水锤防护设计手段，同时基于实际泵站的设计经验，总结了多种泵站压力管道水锤问题的防护措施，希望能对相关行业的从业人员起到一定的启发作用。
关键词：泵站；压力管道；水锤
引言
在泵站启动和关闭的过程之中，往往会产生相应的水锤，对整个管道系统造成一定的危害，而为了使水锤问题得到有效的控制，需要相应的工作人员从设计角度出发，以管材选择选择，空气罐和空气阀的优化角度考虑防治水锤的有效措施，从而使水锤对泵站压力管道造成的不良影响得到有效的控制，提升泵站压力管道运行的效率与安全性，进而使泵站压力管道的运行能够达到预期的标准和要求。
一、泵站压力管道水锤的概述
水锤也被我们成为水击，指的是在管道之中，由于水流流动速度的改变引起的激烈的压力变化，比如说水泵突然出现的停电问题会导致开阀停车现象的产生，最终引起管道之中的水锤现象。一般来说，阀门关闭的过于突然，输水管道距离过长，管道流速过大，水泵的扬程过长，供水地形高差过大都是产生升停泵水锤现象的主要原因[1]。
压力管道水锤现象有着较为严重的危害，其不仅能够影响到管道的运行，同时还会对基础设备设施造成强大的破坏，使操作人员的人身安全受到严重的威胁。举例而言，江西九江自来水公司的水源泵站供水体系就受到了较为严重的地形限制，其管道往往存在着较为明显的凸起，存在着多次严重的水锤事故。而内蒙古拉特电厂，也因为水锤问题出现过16次大小不一的事故，对企业的正常生产运行造成了严重的影响。在武汉市阳逻电厂的循环水系统之中，也出现过工作人员对水利特性了解不足，导致的多次水锤事故，不仅造成了泵站压力管道的破坏，同时也对工作人员的人身安全造成了严重的威胁。水锤的危害较为严重，在水流速度变化的过程之中，水压的上升往往有着较为强大的破坏力，容易导致管道破裂以及泵房淹没情况的产生。
目前我国的专家和学者对于水锤现象已经做了大量的研究，有些人通过弹性力学对内置软管的管道水锤进行了计算，也有些专家通过水锤的计算对水锤防护的要点进行了不断的分析。然而从实际情况来看，不同管道材料对水锤作用的影响却缺乏深入且具体的分析，而本文将通过对不同管道材料下的水锤情况进行探讨，从而为泵站压力管道设计与后期管理与维护提供有力的参考。
二、泵站压力管道水锤问题分析
从泵站压力管道水锤的设计来说，应该能够将事故停泵的水锤因素考虑到设计之中，在可行性研究阶段，可以通过简易图解的方式进行水锤产生情况的计算。
经过计算我们可以看到，铸铁管管径在0.43米的情况下，其水锤波速会达到1075.03m/s，而玻璃钢管管径在0.41米时，其水锤波速会达到608.82 m/s，钢筋混凝土压力管的管径在0.43米时，其水锤波速会达到609.11 m/s，聚氯乙烯管管径在0.44米时，其水锤波速会达到316.51 m/s，石棉水泥管的管径在0.45米时，其水锤波速会达到743.29 m/s，而钢管管径在0.453米时，其水锤波速会达到1207.71m/s[2]。
也就是说，水锤波在聚氯乙烯管和玻璃管之中较低，而在钢管和铸铁管之中较大，而在相同的条件之下，水锤波在聚氯乙烯管和玻璃管之中的波速较小，造成的危害也相对较小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时如果工程管线较长，则需要考虑到负压保护问题，负压保护问题可以从壁厚的角度来考虑，这里要注意的是，我们之前提到的聚氯乙烯管和铸铁管都是标准化生产，壁厚不能进行调整，而玻璃管管则是一种可以设计的管道，因此，为了施工安全和施工安全性考虑，可以优先选择玻璃钢管管材[3]。
在水锤的计算过程之中，首先要进行相关参数的设定与分析。其中泵后缓闭式回阀参数设定可以是DN800的蝶阀，使用OTS250-800AI/2型号的水泵，Y4506-4630KW的电机，流量设计应为0.3m3/s,设定扬程应为152米，额定的转速应为1200rpm，出水管的高程值应该为238米，蓄水池管高程应为126.3米，通过参数设计，我们可以对关阀模式进行选择。在简单止回阀工况之下，阀门会以瞬间关闭的方式关闭，而水泵会因为发生事故而进行停泵处理，最终导致水锤问题的产生。如果最大压力在泵站出口处，那么其最大的压力会在2.5MPA，这也超过了系统之中极限的负载压力，发生的时间较短，也就是说，如果采用这种设计，会导致无法控制水锤现象的产生，从而引发较大的水锤压力以及水柱分离现象的产生。这也就要求我们能够对泵站压力管道进行优化设计，通过不同情况管压测试，确定最大压力值出现的时间，从而有针对性的对泵站压力管道进行优化处理。
另外，空气罐也是控制水锤现象的有效措施之一，然而在采用这种措施时，也要对其体积和直径进行科学的设计。通过计算我们可以看到，在空气罐阻抗直径相同的情况之下，体积的提升会使水锤上升压力减小，而在空气罐体积一定的情况之下，随着阻抗直径的降低会使总体波动衰减，因此，设计人员应该针对泵站压力管道的实际情况，进行空气罐的使用。同时，在空气罐使用之中，也可以配合相应的空气阀，在进行空气阀确定时，设计人员应该通过不同的实验，选择不同的空气阀进行应用和对比，从而确保空气阀的使用能够满足泵站压力管道水锤防护的具体需求[4]。
三、水锤防护措施分析
在一般情况之下，泵站压力管道的运行和维护需要有针对性的水锤防护措施，才能提升管道运行的安全性，不仅要确保管材选择满足安全性和稳定性的要求，同时要设置逆止阀和空气室设备。首先，为了延长闭阀的时间，应该设置缓闭式逆止阀，同时，应该在管道之中的逆止阀两端安装相应的连通管，一旦出现突然断电而发生的水倒流情况，则应该使逆止阀关闭并从其他管路泄回相应的水流，从而降低水击的压力。空气室的设置主要目的在于，当阀门关闭时，一部分水会进入到空气室之中，从而起到有效的缓冲作用，另外应该设置相应的安全阀，一旦管道之中出现水击问题，那么在其压力不断升高时可以将水进行释放。在泵站压力管道的设计过程之中，也要考虑到阀门启闭时间的控制问题，对于扬程较小的泵站，应该取消设置逆止阀就能够满足水锤防护的具体要求。在调节过程之中，高水头的电站最大水锤压力往往出现在调节的初始阶段，可以通过先慢后快的调节方式进行调节，而对于中低水头的电站而言，最大水锤压强往往发生在调节结束阶段，这时候水轮机可以进行先快后慢的关闭方式，从而提升初始阶段的水锤压强，进而达到降低最终阶段水锤压力值的目的。在泵站压力管道设计的过程之中，也要能够缩短压力管道的总体长度，使进水口位置的水锤波能够尽早的反射到压力管道的尾端，从而降低水锤问题对泵站压力管道造成的不良影响。
四、结束语
综上所述，泵站压力管道的水锤问题往往会对泵站的运行造成较为不利的影响，这也就要求了相关作业人员能够对水锤现象进行具体的分析，找到水锤问题有效的防治手段和措施，进而使泵站压力管道的设计更加科学合理，提升其运行的安全性与可靠性，使泵站压力管理的运行质量和运行效率有所保障。
参考文献
[1]吴剑刚,张晓勇. 浅谈北棘茨泵站出水管道水锤计算及其防护[J]. 中国机械,2014,(10):211-212.
[2]陈利斌,何英,王超. 泵站规划设计及其水锤防护问题的探讨[J]. 城镇供水,2014,(1):73-76.
[3]梅红. 泵站供水系统水锤防护措施优化[J]. 浙江水利水电专科学校学报,2012,24(2):44-47.
[4]张锐. 抽水泵站水锤分析计算及防护[J]. 陕西水利,2019,(5):33-35.
论文作者:王肖鹏,邓雯
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/12/9
标签：泵站论文; 管道论文; 压力论文; 波速论文; 防护论文; 气阀论文; 现象论文; 《基层建设》2019年第24期论文;