长距离有压输水系统防水锤设计探析.pdf

科研设计
DOl:10.16616/j.cnki.114446/TV.2015.09.011
长距离有压输水系统防水锤设计探析
杨字
(辽宁省水利水电勘测设计硏究院,辽宁沈阳11000
摘要」以辽宁省大伙房水库二期工程为研究背景,在对长距离有压输水工程中水锤现象产生的原因进行分析
的基础上,提出了设置2座单向调压塔和6座双稳压塔防止水锤效应发生的思路和方法。
【关键词)长距离;有压输水;水锤防护;系统设计
中图分类号:TV672
文献标志码:A
文章编号:1005-4774(2015)09-0035-03
Analysis on water hammer resistance design of long-distance
pressure water conveyance syste]
YANG Yu
Inestigation and Design Institute of Water Resources and Hydropouer Liaoning Prouince, Shenyang
110000. China
Abstract: Dahuofang Reservoir Stage lf Project in Liaoning Province is adopted as research background for analyzing
causes of water hammer phenomena in long-distance pressure water conveyance project. On the basis, two one-way pressure
regulating towers and six two-way pressure regulating towers are set for preventing water hammer effect. The idea and
method are proposed
Key words: long distance; pressure water conveyance; water hammer prevention; system design
水锤现象经常见于水利工程中,是指由于水泵突
工程概况
然的启停或者闸门的开关而在管道内产生的严重水力
大伙房水库二期工程起于抚顺大伙房水库,止于
作用。由于管道内壁具有较高的光滑度,当特殊工况盘锦,横跨抚顺、沈阳、鞍山、辽阳、营口五座城市,并沿
(水泵由开转停,阀门由开转关)发生时,管道内水流途向这些城市供水,保障区域内正常生产生活的进行。
在惯性作用下连续冲击阀门和泵,在极短时间内水力
整个二期工程全程长度达253km,属长距离、大流量全
程密闭有压输水工.程。隧洞采用大直径一次成型工
骤增,管道局部压强可达平时数值的几十倍,被称为
艺,直径达6m。内部管道分两段,上游段PCCP材质管
“正水锤”,其破坏力极大。而当与之相反的工況(水
道长154km,下游段玻璃钢材质管道长71km。工程配
泵由闭转开,阀门由关转开)发生时,管网だ力迅速减备有5座配水站和1座加压泵站2座单向调压塔和6
小,造成负压环境,称为“负水锤”。同样会对管道的座双向稳压塔。值得注意的是,工程全段无中间蓄水
结构安全和正常运行造成不利影响,工程实际中要引池,如不采取有效措施防止水锤效应的发生,很可能在
起足够重视。
管道转弯处、泵及阀门部位产生较大水力作用,导致阀
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水利建设与管理2015年·第9期
门和连接件的损坏、水泵的回转及管体的内陷甚至爆管70
阀前
等严重事故的发生,从而影响整个输水系统的安全性。
阀后
2水锤防护系统设计
该工程正水锤易出现于因事故关阀、停泵的分水
泵站处,而取水泵站处由于关阀、停泉会产生负水锤。
在两个泵站之间的管段往往在不同部位有同时产生正
1800
400
3000
负水锤的可能性。本文水锤防护系统主要从以下几个
图2隔断阚前后压力変化过程
方面来阐述
力出现在阀前850m处,数值为61.5m水柱高度,最低
2.1双向稳压塔防护方案
压力出现在阀后相应距离,数值为13.4m水柱高度。
工程共设置6座双向稳压塔。一号稳压塔(溢流高
度为120.0m)位于抚顺配水站桩号6+300处;二.、三号
可见高低压数值均在管路可接受压力范围内,水锤现
象不明显,符合管道校核内水压标准。
稳压塔(溢流高度各为102.0m、98.0m)分别位于沈阳醺
设置双向稳压塔是供水系统防水锤的可靠方法,
水站桩号45+550和55+600处;四号稳压塔(溢流高度
能有效消除或减轻水锤的不利影响,保证供水管路的
为80.0m)位于辽阳配水站桩号77+960处;五、六号
安全运行。但是,双向稳压塔的出水口高度必须达到
稳压塔(溢流高度各为68.0rn、66.0m)分别位于营盘
相当数值(一般在40~50m)才能发挥较好调压效果,
配水站桩号100+496和桩号140+000处。特别的,为
造成工程投资多、技术难度大,一般大型输水系统会采
保证输水的可靠性和连续性,在上游干线(刘山隧洞出
用,而小型供水系统多倾向于单向塔防护。
口至鞍山加压泵站段),完全采用重力流双向并行供水。
2.2单向调压塔防护
由于工程主管线上游水流量和梯度差较大,是防
如果在短时间内快速开关阀门或开停泵,会造成
止水锤现象发生的重点段位,如图1所示,在此以沈阳
(2)净水厂至3号稳压塔隔断阀动作设计为例,进行双水流速度急速上升、水位高度快速升降以及管网压力
向稳压塔防水锤方案的重点闸述。
的显著变化,尤其当突然停泵时较易引起水锤,一且发
生会引起水泵反转、管网压力降低等,对管道、水泵、网
3サ稳压塔门等装置和部件造成损毁。
1号管路
鉴于大伙房水库二期工程长度长、落差大,为了解
沈阳(2
净水厂8
决沿线负压问题,防止如水泵的抽水断电事故或配水
2号管路
闷4
站阀冂关闭突发等事故产生的负压破坏输水管道,在
图1沈阳(2)净水厂至3号稳压塔及其隔断布置
考虑未来供水要求前提下,比较了多种设塔方案的技
图中沈阳(2)浄水厂至3号稳压塔之间建设有两术经济指标后,决定将两座塔身直径分别为4.5m及
条并行管路,1号管路由阕1和阀2控制,全程5.5m的单向调压塔设置于营盐配水站出口与鞍山加
17.0km,2号管路由阀3和阀4控制。需要对1号管路压站出口。
进行检修时,可通过隔断阀2切断1号管路水流。鉴
单向调压塔在输水管道上的装设位置一般位于加
于管道的对称性,需要对2号管路进行检修时,可通过压泵后,如图3所示。
阀4切断2号管路水流,因两者水力过渡过程相同,隔
泵后单向塔
组
断阀前后压力变化过程如图2所示。
可知:当操作管路末端阀2或阀4时,在确保隔断
21000m
阀操作正确无误情况下,将操作时间定为9005,最大压
图3单向塔装设位置
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