停泵水锤

所谓"停泵水锤"是指水泵组因突然停电或其他原因，造成开阀停车时，在水泵及管路中水流速度发生变化而引起的压力递变现象。

【学员问题】针对停泵水锤危害的几种措施？

【解答】①对于无逆止阀的管路系统

这种停泵水锤的情况并不严重，最大的水锤值为几何扬程的1.40倍左右，须注意的是水泵机组倒转和水大量倒流造成的损失和危害。一般情况下，无逆止阀管路主要应避免水泵机组的长时间过度倒转，以防水泵轴套松脱和机组共振。通过计算程序模拟有如下规律：输水距离在1.2～5.0 km范围，管线愈长，停泵水锤值愈大，水泵机组倒转愈严重。管线长度超过5.0 km，长度继续增加对水锤值影响较小。几何扬程增高，最大水锤值和水泵机组倒转值均有增加，当几何扬程>50 m时，水泵机组倒转值将持续超过额定正转速（βmax/βn≤-1.0），超过规范的允许范围。在这种情况下应与水泵制造厂联系采取相应的技术措施以确保水泵在倒转运行工况下安全。对于无逆止阀管路选用转矩（Mn）较小、转动惯量（GD2）较大的水泵机组将有利于改善停泵水锤发生时的水泵和管路工况，推迟水泵的倒转，降低倒转值。

②对于装有普通止回阀的管路系统

这种停泵水锤的情况较为严重，最大的水锤值为几何扬程的1.90倍左右。输水距离在1.2～5.0 km范围时，管线愈长， 停泵水锤值愈大。管线长度超过5.0 km，长度继续增加对上述参数影响较小。几何扬程增高，停泵水锤值也愈大。对于取水泵房，若条件许可（输水管路较短，水泵允许短时间倒转），可取消普通逆止阀。如果采用了普通逆止阀，则水泵机组、管路配件和管路系统的耐压等级和稳定性均应考虑最大水锤压力值。

③对于装有缓闭逆止阀的管路系统

缓闭逆止阀对于降低停泵水锤有明显效果。缓闭逆止阀的使用应结合具体情况，快慢两个阶段的关阀历时应根据泵房水泵性能和输水管路的边界条件进行计算机模拟，得出最佳的理论时间组合，并在试验运行中调整，以期获得最佳关阀历时和快慢两个阶段的关阀历时的分配。如果关阀时间长于或短于最佳关阀历时或快慢两个阶段的关阀历时采用不当，均会导致产生很大的水锤压力值。计算机模拟结果表明：调整理想的缓闭逆止阀管路的停泵水锤值可控制为几何扬程的1.45倍左右，而非理想状况下的缓闭逆止阀管路的最大停泵水锤值可达几何扬程的2.5～2.8倍。此外，快慢两个阶段的关阀历时的选用也是很有讲究的，一般要求停泵后5 s内应关闭阀门的80%以上。若整个关阀历程是匀速的也会导致产生较大的水锤压力，模拟结果如表5.

④普通逆止阀管路中有弥合水锤发生

在输水管路布线时应尽量避免纵坡的突然变化，特别要防止出现“驼峰或膝部”，否则可能导致发生弥合水锤，而弥合水锤的最大压力值为几何扬程的3～5 倍，其对泵房和输水管路系统将产生极大的危害。一般情况下，驼峰出现处的高程为几何扬程的30%～80%时最为不利（水锤值最大）。根据模拟运算，当几何扬程在25 m以上且管路中一定的高程位置存在“驼峰或膝部”，其最大弥合水锤值将超过980 kPa（100 m水柱）。对于弥合水锤不可避免的情况（已经建成的输水系统中存在驼峰），则应采取工程技术措施进行水锤防护。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。

【学员问题】停泵水锤的防护措施？

【解答】由于停泵水锤可能导致泵站和输水系统发生严重事故（如泵房内设备或管道破裂导致泵房淹没，输水管破裂导致沿途房屋渍水），因此有必要根据具体情况采取相应的措施来消除停泵水锤或消减水锤压力。

①降低输水管线的流速，可在一定程度上降低水锤压力，但会增大输水管管径，增加工程投资。

②输水管线布置时应考虑尽量避免出现驼峰或坡度剧变。

③通过模拟计算，选用转动惯量GD2较大的水泵机组或加装有足够惯性的飞轮，可在一定程度上降低水锤值。

④设置水锤消除装置

a.双向调压塔：在泵站附近或管道的适当位置修建，双向调压塔的水面高度应高于输水管道终点接收水池的水面高度并考虑沿管道的水头损失。调压塔将随着管路中的压力变化向管道补水或泄掉管路中的过高压力，从而有效地避免或降低水锤压力。这种方式工作安全可靠，但其应用受到泵站压力和周边地形的限制。

b.单向调压塔：在泵站附近或管道的适当位置修建，单向调压塔的高度低于该处的管道压力。当管道内压力低于塔内水位时，调压塔向管道补水，防止水柱拉断，避免弥合水锤。但其对停泵水锤以外的水锤如关阀水锤的降压作用有限。此外单向调压塔采用的单向阀的性能要绝对可靠，一旦该阀门失灵，可能导致发生较大的水锤。

c.气压罐：国内使用经验不多，在国外（英国）使用较广泛。它利用气体体积与压力的特定定律工作。随着管路中的压力变化气压罐向管道补水或吸收管路中的过高压力，其作用与双向调压塔类似。

d.水锤消除器：80年代以前曾经广为采用。它安装于止回阀附近，管道中的水锤压力通过开启的水锤消除器泄掉。某些水锤消除器无自动复位功能，容易因误操作导致发生水锤。

e.缓闭止回阀：有重锤式和蓄能式两种。这种阀门可以根据需要在一定范围内对阀门关闭时间进行调整。一般在停电后3～7s内阀门关闭70%～80%，剩余20%～30%的关闭时间则根据水泵和管路的情况调节，一般在10～30s范围。可以利用计算机模拟最佳时间，并现场调试确定。值得注意的是，当管路中存在驼峰而发生弥合水锤时，缓闭止回阀的作用就十分有限。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。