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《高扬程抽水泵站出水管道剧烈震动的原因及对策论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、高扬程抽水泵站出水管道剧烈震动的原因及对策论文.freel处的东雷村塬下,故称“东雷抽黄”。它是目前国内装机容量最大、扬程最高的电力提灌工程,于1975年8月兴建,1988年9月终验合格交付使用。灌区共建有各级抽水站28座,安装机组133台,最多9级提水,累计总扬程331.7m,加权平均扬程214.7m,总装机容量11.86万k,配套渠系建筑物9273座。渠首引水流量40m3/s,加大引水流量60m3/s,设计灌溉面积6.8万hm2,有效灌溉面积5.58万hm2,包括惠泽渭北旱原的大荔、合阳、澄城、蒲城4个县13个乡镇262个村庄。开灌近30年来,在当地抗旱生产中发挥了巨大的经济效
2、益和社会效益。南乌牛二级站是东雷抽黄灌溉工程管理局下属的1座二级泵站,设在陕西省大荔县南乌牛村塬下,承担着合阳、澄城、大荔3个县10个乡镇和蒲城县永丰镇坞坭村的2.73万hm2农田的灌溉任务。站内装配有4台“黄河KD4-110”双吸单机离心泵(简称“黄河四号”水泵),轴功率6400k,额定流量4.4m3/s,配套4台8000km,壁厚13.7mm,单管全长350m,前50m为地下掩埋,后300m为管床明铺,设有5个镇墩(序号从泵站向出水池升序排列),每60m设1个,两镇墩之间有管道伸缩节1个、环形移动支架6个,均匀分布,出口为虹吸式,安装有真空破坏阀防止倒流。1震动现象的发生200
3、2年以来,距出水口30m、顶部镇墩15m处的4条管道顶端,在机组运行中均出现无预兆剧烈震动现象,震动范围为4~5号镇墩之间管道,震心为5号镇墩向下15m处,震动向两侧逐渐消减,震动频率约3~5次/s,中心振幅约为0.5~0.8mm,震动剧烈,多次造成环形钢支架断裂及压力管道裂缝,影响机组正常运行,存在严重安全隐患。该震动现象无固定时间和规律,在同一机组、同一工况下启动机组运行时,管道可能发生震动也可能不震动。有时启动机组后运行平稳,但运行几小时或1~2d后会发生,震动一旦发生则一直持续,在出水闸压闸50%以下或停机后方可消除。震动造成震心处环形支架多处断裂,压力管道环形和纵向裂缝,
4、严重威胁机组安全生产运行。2原因根据现场设备逐步分析排查,现场设备可能引起震动的范围有水泵机组振动、压力管道、管道流量、管道附件4个部分。(1)从出水压力管道进外观检查,管道局部因管床基础局部轻微下陷,致使压力管道存在水平和纵向弯拱变形,变形范围约10~100mm,部分环形支架地脚悬空滚轮卡死。2009年初检修人员进行了局部维修,悬空的环形支架地脚采用钢板支垫,卡死的滚轮进行除锈和加油处理,纵向采用千斤顶校正方木支撑,裂缝处加固焊接,处理后效果不明显,震动现象仍然存在。(2)当震动发生时机组运行无变化发生,各仪表、流量正常,机组运行无异常震动发生,而震动部位在管道末端远离机组(震动
5、部位距机组约300m),靠近机组的管道无震动,且机组到管道震动部位中间,加有4道大型混凝土镇墩固定,因此机组运行传递引起震动可能性不大。(3)通过多年观察发现,流量大的机组相对更容易发生震动,但南乌牛二级站单台机组实际最大流量实测为4.8m3/s。按5m3/s计算,管道流速为2.5m/s,符合国家规范的2~3m/s安全规定,但从实际观察,流量对震动有基础性影响。(4)在检查管道附件时发现,4台管道真空破坏阀经30多年运行,密封石棉板破损,阀杆锈死,真空破坏阀一直处于打开状态,且阀口在运行中以接近震动的频率不断吸入空气(运行中阀口在打开状态没有压力水漏水现象)。综合上述现场调查,经实
6、践排查和理论分析,管道局部微量弯曲、机组运行震动传递、流量等因素均不可能是引起顶部管道剧震的根本原因,震动应是由管道顶部间断真空流形成后续水锤造成1-2。3对策间断真空流形成水锤分析:南乌牛二级站的压力管道末端出水为n型结构,真空破坏阀安装于最顶部。正常情况下真空破坏阀处于关闭状态,在停机时,因管道内水流倒流,会在管道顶部产生真空虹吸,此时真空破坏阀在外界大气压力下打开,破坏管道内真空度,防止水流从出水口虹吸倒流。在实际运行中,当流量为5m3/s时,水流以2.5m/s速度沿管道向末端流动,在末端因n型管道有向下2m的垂直段,此时水流在地球重力的作用下会产生加速,经计算出口流速为2.
7、9m/s。因出口流速的突然加快,会在管道顶部形成真空,从而对n型前端竖直管道靠近顶部的后续水流体产生虹吸加速效应,使流速瞬间大于2.5m/s。如果真空破坏阀不进气,则这种真空虹吸加速效应连续产生,形成扬程降低,流量微弱加大,不会引起其他问题。但实际中因真空阀处于打开状态,进气造成顶部真空瞬间破坏,此时靠近n型顶部的后续水流体因虹吸加速效应突然消失,造成流速迅速下降,而n型管道前端稍远的水流体在水泵压力的作用下仍然以2.5m/s的速度前进,两者在靠近顶部处发生碰撞,形成
