某泵站突发载荷契载情况研讨剖析

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1、某泵站突发载荷契载情况研讨剖析关于突然弃荷时压力池及出水涵管承受水锤压力的性质问题压力涵管的输水面积为6mx2.5m=15m2,为两个D=3mx2.5m的涵管。钢筋混凝土管壁厚8=0.4m,配筋率为a=1.5%o参照水锤波在方形混凝土管传播速度的经验，取a=800m/so水锤相：T①=2L/a=161.8x2/800=0.4so现厂家提供蝶阀关闭时间T=（2.5—20）s（快关），拍门关闭时间为3s（平均），T>T①，故为间接水锤。另由管道系数o=LVmax/gHT计算，取T=3s，则o设计=1.3,。校核=0

2、.87管道断面系数

3、i=amax/2gH计算：卩设计=8.44,卩校核=6.51由6卩值判断，设计或校核情况下均为间接极限水锤。由水锤理论和工程实践都证实：当水泵出现事故工况（如突然断电），甫于泵的惯性一般比管道中液体的惯性小，因而断电后泵的转速降低，负压力波在出水管中向下游传播，正压力波在吸水管中向上游传播。即突然断电时，上游吸水管为正水锤，下游出水管为负水锤。这就要求压力池和出水涵管的结构物不但要考虑承受内压力（正压），同时也有可能要考虑承受负压力。管道压坡线示意图以校核水位为例，水泵及出水口至拍门出口一段

4、的水头损失约为l・2m,拍门出口至涵管出口的压坡线应如图1所示。当8台机突然同时甩负荷时，则沿程各点压力值均要下降，其中降幅最大点应发生在拍门岀口。忽略水体和混凝土涵管的弹性，可以很粗略地按下式确定拍门出口的最大压力降低值：AH=L.dv/gdto如认为闸门关闭与时间呈直线变化，贝UH=L（Vh-Vk）/gTo（式中Vh、Vk分别表示弃荷前后出水涵管的水流流速）取阀门关闭时间为3s与5s,分別对设计和校核情况估计出拍门后最低压力降幅值AH如表lo类似该泵站的情况，有两处工程有特别的参考价值。一是湖南省的金竹山火

5、电厂江边水泵房，1979年湖南省水利水电勘测设计研究总院水力学试验室受水电部的委托，专门进行了泵后水锤压力的原型观测；另一个是加拿大的风口抽水站的两台大机组，也进行了原型观测。他们的共同特点是：证明突然弃荷时，水泵后为负水锤，出现压力降低，经过一段时间后，水流反向流过水泵，管道压力回升，但增压幅度不大；两个工程的原型试验都和理论计算做了对比，规律和幅度都较吻合。两个工程的原型观测结果见图2和图3o借鉴以上两个工程的原型观测结果，将该泵站8台机同时甩负荷时，可能出现的水泵后（拍门后）的最低压力降幅值也一并列于附表

6、。由附表可见：（1）按公式粗略估算，如阀门在断电后3s之内关闭，则后门后压力降低值达（13.75〜12.33）m,压力池存在出现负压的可能；当阀门在5s之内关闭，则拍门后压力降低值在（7.40〜8.25）m,压力池内不会出现负压值。（2）参照金竹山泵站和风口抽水站泵后压力降低的比例取值，推算该泵站拍门后的压力降低值小于按公式估算值，压力池内基本不存在出现负压的危险。（3）按公式估算值的可信度虽低于工程原型观测的推算值，但基于工程的安全考虑，压力池的结构物双向配筋和设排气、补气措施还是应该采取的。关于突然弃荷后（

7、断电）拍门后压力增值的估计突然弃荷后泵后出现负水锤，压力急剧降低。随着水流反向流向水泵，压力池和出水涵管内压力又回升，这种现象在金竹山泵站和风口抽水站的原型观测中都真实地记录下来了，不过压力增值的幅度不大。金竹山泵站事故停机后管路系统出现一个压力降低后又回升的过程，但回升后的压力值始终不超过起始压力值。当切断电源同时关闭蝶阀时，蝶阀后先压力降低，然后压力回升，压力最大值达起始值的115%（阀门后）和134%（阀后61.26m处）。分析认为是管内水流倒流，关闭蝶阀引起一个升压波，从而提高管内压力。风口抽水站失去电

8、源后，无论出水阀保持开启或在22s内逐渐关闭蝶阀，均约在断电后12s时出现压力回升最大值，约为起始压力的110%。艾克明//某泵站突然弃荷压力池及出水涵管水锤压力的估算附表突然弃荷后拍门后压力降低幅值估算表估算方法AH=Ld/gdt参照金竹山泵站原型观测参照风口抽水站原型观测和计算阀门关闭时间3s5s断电后未关阀门断电后22s之内阀门逐步关闭拍门后压力降低值/m13.75（设计）12.33（校核）8.25（设计）7.40（校核）7.64（设计）8.91（校核）5.08（设计）5.92（校核）5.20（设计）6.

9、06（校核）压力降低占总扬程的比例/%113.7387.4568.2352.2463.2042.043.0备注原著H/Ha为泵后相对压力水头之比。