北方某取水工程水锤计算及水锤防护建议.doc

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1、北方某取水工程水锤计算及水锤防护建议摘要：本文采用计算机模拟北方某城市取水工程的停泵水锤工作情况。并根据模拟结果，提出了泵房和输水管线设计中应注意的问题以及停泵水锤的防护措施。关键词：水锤计算水锤防护1.取水工程基本情况北方某市引黄工程取水泵房设计建设于黄河岸边，一期设计最大取水流量3.36m3/s（两大一小三台水泵并联运行）。原水输水管道总长度为2731.07m，分别为DN1600钢管（L=640m）和球墨铸铁管（L=2091.07m），起点(吸水井最低水位500.0m)与终点（稳压井堰上水位587.3m）的最大几何高差为87.3m。整个输水管线纵

2、坡从泵房至水厂呈较为均匀的上升，平均坡度为2.76%，其中在0+640号和2+140号桩的纵坡有一定的变化；在平面走向方面，有三个转折点，其Gy1、Gy2和Gy3的转折角度分别为153°、118°和134°。该取水泵房（一期）设计配备四台水泵，具体参数如下表所示：设备机组水泵电机备注型号Q(m3/s)H(m)19n（r/min）型号P（Kw）n（r/min）大同步S1-500.800C1.2393985TTK1600-616001000一台小同步S1-500.800C0.993985TTK1250-61250100019一台大异步S1-500.800

3、C1.2393985YYK630-616001000一台小异步S1-500.800C0.993985YYK630-612501000一台运行状况：夏季2大（同1+异1）+1小（同1），最不利情况冬季2小（同1+异1）+1大（同1）192.主要技术参数根据水泵和电机制造厂提供的设备参数，主要设备的转动惯量如下：设备机组水泵及联轴器电机合计（kg.m2）型号转动惯量(kg.m2)型号及功率转动惯量（kg.m2）大同步S1-500.800C145.6TKK1600-6/1180，1600kw195340.6小同步S1-500.800C19133.6TkK1

4、250-6/1180，1250kw165298.6大异步S1-500.800C145.6YKK630-6，1600kw157302.6小异步S1-500.800C133.6YKK630-6，1250kw150283.63.水锤计算数学模型和方法根据GB/T-50265-97《泵站设计规范》第9.3条规定：有可能发生水泵危害的泵站均应进行事故停泵水锤计算。…在初步设计阶段和施工图阶段，宜采用特征线法或其它精度比较高的计算方法进行计算。19水锤计算的特征线法的基本原理就是按照弹性水拄理论，建立管道瞬变流（水锤）过程的运动方程和连续方程（这两个方程是双曲线

5、族偏微分方程）。经过简化求解，得到水锤计算最重要的基础方程。这个方程组的基本意义是管路系统中任何一点的压力和速度与直接波和反射波的相互作用有关，而直接波和反射波的传递在坐标轴中的表现形式为射线，即特征线。将上述基础方程经过转换成为便于计算机计算的的特殊方程就可以通过计算机模拟各种工况下的水锤情况。4.水锤模拟计算结果4.1无阀管路水锤工况4.1.1夏季运行（两大一小并联运行）从表示水锤压力和水泵工况的两份图表（图-1、图-2）可以得知：项目水泵最大升压值(m)水泵最大降压值(m)水泵最大倒转转速(Nn)最大倒流量(m3/s)数值114.67-2.9-

6、1.28-2.9对应发生时刻(s)18.25.461918.212.744.1.2冬季运行（两小一大并联运行）从表示水锤压力和水泵工况的两份图表（图-3、图-4）可以得知：项目水泵最大升压值(m)水泵最大降压值(m)水泵最大倒转转速(Nn)最大倒流量(m3/s)数值114.66-2.25-1.26-2.65对应发生时刻(s)14.565.461916.3812.744.2普通止回阀管路水锤工况4.2.1夏季运行（两大一小并联运行）从表示水锤压力和水泵工况的两份图表（图-5、图-6）可以得知：项目水泵出口总管最大升压值(m)水泵出口总管最大降值(m)水

7、泵最大倒转转速(Nn)最大倒流量(m3/s)数值200.47/-1.2-1.88对应发生时刻(s)11.836.371916.386.37在此管路条件下一旦发生停泵水锤，水泵出口管道水锤压力值将达到200m，为额定扬程的2.15倍，最高水锤值出现在第12s左右，水锤峰值时间间隔为11s。水泵反转速度小于额定转速，在允许范围之内。在上述情况下，水泵出口管道和泵壳将承受较高的压力。建议水泵基座、总出水管的镇墩、阀门、管道材料和管配件等均应按此条件进行设计和校核。4.2.2冬季运行（两小一大并联运行）从表示水锤压力和水泵工况的两份图表（图-7、图-8）可以

8、得知：项目水泵出口总管最大升压值(m)水泵出口总管最大降压值(m)水泵最大倒转转速(Nn)最大倒流量(m3/