漳泽泵站水泵断电对管线影响分析

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1、漳泽泵站水泵断电对管线影响分析李祖杰/>>摘要：漳泽泵站输水系统对两个方向的多个目标供水，全线单管供水。由于沿线地形复杂，管线起伏较大，供水距离长、事故停泵及工况转换都会导致该支线输水系统屮水力参数的变化，并产生水力瞬变现象。利用有压流瞬变过程的计算方法找出影响工程安全的最不利因素，通过事故停泵对管道中水流运动的影响，研宂泵站抽水断电时液控蝶阀的正常及事故条件下的关闭时间和启闭调节规律，依此釆取必要的水锤防护措施。关键词：泵站;水锤防护;长距离供水;作者简介：李祖杰（1975-），男，山西平遥，高级工程师，山西省

2、水利水电勘测设计研宄院，现主要从事水利电气设计。收稿日期：2017-10-20Received：2017-10-201前言供水泵站供水过程中由于事故停电等原因会造成泵站断电。供水泵站断电后，采用不同的阀门或不同的关阀程序，使停泵水锤过程中各参量的变化有所不同，如不进行深入研究，可能泵站会出现水锤事故，会使水泵出水管道、阀门遭到破坏［1］，严重的甚至造成泵房被淹、供水中断的工程事故。以漳泽泵站为例研宄泵站抽水断电水力过渡过程，利用有压流瞬变过程的计算方法找出影响工程安全的最不利因素m，通过事故停泵对管道中水流运动的

3、影响，进而研宄泵站抽水断电时液控蝶阀的正常及事故条件下的关闭时间和启闭调节规律，避免管道屮出现真空及过大的水力振荡，造成管道断流现象。2计算工况漳泽泵站以泵站前的漳泽水库作为供水起点，水库最低抽水水位898.Om，水泵设计扬程84m;向襄垣支线单向供水时以王桥、潞安、潞宝蓄水池作为供水终点，设计正常蓄水位分别为940m、950m、962m,管道全长为28.4km，设计供水流量为1.65m/S。双向供水时，漳泽泵站总供水流量不变，襄垣王桥支线停止供水，改向官庄蓄水池供水，官庄支线长度12.26km，此时以潞安、潞宝

4、与官庄蓄水池作为供水终点，水池正常水位分别为940m、950m、953.3m。考虑漳泽泵站水泵事故抽水断电、且整个系统再没有补给水源为该供水干管供水,管道中如不釆取稳压措施，该供水干管可能发生破坏。3漳泽泵站向襄垣支线单向供水计算漳泽泵站只向襄垣支线单向供水时，由于漳泽泵站与距其离最近的输水终点即潞宝蓄水池输水系统全长约26.67km，管道釆用PCCP与DIP管道配合使用。输水管线平均波速约900m/s。当系统发生水击现象时，水锤波的相长约60s,意味着当水泵遭遇突然断电停止工作时，因流量变化而引起的泵后压力波动

5、，并由此产生水锤压力，60s内此压力将按照直接水锤公式（见式1）变化。式中，a为水锤波速;Av为供水输水管道在一个波相长范围内的流速变化。由图1可知:在60s内，漳泽泵站处管线的流量由1.65m/s变化到0.13m/S，而由此导致输水管线流速卜降，由1.075m/s至0.084m/s,不降约0.99m/s,按照式（1），当量波速850m/s，理论上可能导致泵后压力下降约84.15m。图1漳泽泵站事故停泵时输水管道Q_t变化曲线（无调压措施）下载原图图2漳译泵站事故停泵时泵后压力H-t变化曲线（无调压措施）下载原图

6、图2中，漳泽泵站如不釆取任何调压措施时，漳泽泵站事故停泵时，泵后压力的计算结果为：由于对管道进行了当量化假设，计算结果略大于理论分析值，但计算结果的波形与理论分析基木一致。由于在泵后产生了压力下降（约89m）,随着该压力波的传播，漳译泵站后的输水管路沿线高处将出现负压。沿线由于初始压力较低，当水锤波传递至某些高点时（如桩号漳泽支线段ZZ0+879.56、襄垣支线XY4+386.87、潞安支线LA2+658.07、潞宝支线LB2+218.91等），该处的水头将降至水体的汽化压力以下，从而可能引起管道破坏。漳泽泵站后

7、如不采取任何措施，当漳泽泵站遭遇事故停电时，沿线管线部分位置将可能产生远大于水体汽化压力的负压位1。因此需在漳泽泵站后沿线设置排气阀、调压井等措施，尤其是在管线高处，由于管道中初始压力很低，水锤波通过时产生的压力降低将会直接导致水体汽化。4漳泽泵站双向供水泵后计算漳泽泵站同时向襄垣与屯留支线供水时，由于漳泽泵站与距其离最近的输水终点即官庄蓄水池输水系统全长约14.58km,管道釆用PCCP、DIP与FRPM配合使用。输水管线平均波速约650m/s。当系统发生水锤时，水锤波相长约Ms,意味着当水泵遭遇突然断电停止工

8、作时，44s内流量的变化就会引起的泵后压力波动,并由此产生水锤压力。由图3可知:44s内漳泽级泵站泵后输水管线的流量由1.65m/s变化到-0.33m/s,由此导致输水干管流速由1.07m/s下降至-0.21m/s,下降约1.28m/s,按照直接水锤公式，当量波速取620m/s时，可能导致压力下降约79.36m。图4中，漳泽泵站后不采取任何措施，漳泽泵站事故停泵时，泵后压