供水管路安全運(yùn)行措施探討

鶴崗誠基水電熱力有限責(zé)任公司 孫學(xué)文 高洪斌

鶴崗市地處小興安嶺邊緣，市區(qū)的主要水源是細(xì)鱗河水庫。細(xì)鱗河水庫距離市區(qū)35 km，需二級加壓送水，一級泵站供水壓力1.0 Mpa，供水管路穿越林區(qū)，地形復(fù)雜，管線長，在長距離輸水工作中，壓力波動和水錘對供水管路危害較大，極易產(chǎn)生爆管事故，造成嚴(yán)重的影響和經(jīng)濟(jì)損失。

一、影響供水管路安全運(yùn)行的原因及危害

1.停泵水錘。水錘是在壓力管道中，由于流速的劇烈變化而引起一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現(xiàn)象。停泵水錘指水泵機(jī)組因失電或其他原因造成開閥停車時，在水泵及管路中水流速度發(fā)生遞變而引起的壓力遞變現(xiàn)象。

（1）停泵水錘產(chǎn)生的原因。由于電力系統(tǒng)或電氣設(shè)備突然發(fā)生故障，致使電力供應(yīng)中斷。人為的誤操作致使電力供應(yīng)中斷。雷電引起的突然斷電。水泵機(jī)組發(fā)生機(jī)械故障，水泵突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)。閥門關(guān)閉太快。

（2）水錘造成的危害。引起管道壓力升高，達(dá)到正常工作壓力的幾倍，引起管道強(qiáng)烈振動，造成管道爆管。引起水泵反轉(zhuǎn)，甚至破壞設(shè)備和閥門。如，1996年，細(xì)鱗河泵站因水錘而造成DN1000 的供水閥門破裂事故，造成人身傷害事故。

2.管道存氣。

（1）管道存氣的原因。管道停水檢修時，泄水造成管道存氣。突然停泵，水錘消除器泄水，導(dǎo)致管道內(nèi)存氣。大用戶流量調(diào)節(jié)過快，管道局部出現(xiàn)負(fù)壓，從排氣閥或管道不嚴(yán)處進(jìn)氣。溶在水中的氣體得以釋放。在水泵的吸水管和葉輪處，因負(fù)壓造成進(jìn)氣和大量氣體釋放。

（2）管道存氣的危害。供水管道含氣較多，極易發(fā)生斷流彌合水錘，這是一種極大的水力現(xiàn)象，會直接或間接造成爆管爆管。管道存氣增加阻力，管道運(yùn)行壓力增大，能耗增加。管道存氣會造成壓力不穩(wěn)、管道控制失穩(wěn)、安全防護(hù)措施失效。長期的壓力震蕩造成管道接口及管材疲勞，大大降低使用年限。

二、供水管路安全運(yùn)行的防護(hù)措施

1.合理設(shè)置排氣閥。排氣閥的作用是排除管道中存有的空氣，保證供水管路壓力平穩(wěn)，運(yùn)行安全，一般將排氣閥設(shè)置在供水管路的某段區(qū)域最高處。但由于長距離輸水工作中，受地形影響大，管道中存在空氣排放不凈的現(xiàn)象。因此，要將排氣閥設(shè)在供水管道的某段區(qū)域最高處，在有彎頭身處也應(yīng)設(shè)置排氣閥，對排除彎頭翻身處局部空氣具有很大的作用，可大大降低管道中存有的空氣，消除供水管路的斷流彌合水錘。

2.分階段緩慢打開管道閥門。局部供水管停水檢修后，或大用戶用水量瞬間增大時，導(dǎo)致局部道進(jìn)入大量空氣。若此時打開閥門注水過快，排氣閥排氣不及時，會有大量的空氣被吸進(jìn)有水的管道中，空氣柱在突然降壓會膨脹，形成氣推水，水推氣，造成管道壓力不穩(wěn)，使管道中出現(xiàn)壓力震蕩，極易造成別處的管道接口損壞，甚至爆管。因此，在向存有大量空氣的管道灌水時，首先緩慢小幅度打開閥門，待水充滿管道后，再分階段打開閥門，這樣使排氣閥能充分排出管道中的空氣，避免管道中出現(xiàn)壓力震蕩，導(dǎo)致次生災(zāi)害事故的發(fā)生。

3.合理控制水池水位。水泵的吸水方式分為自吸式取水和自灌式取水兩種方式。對于采用自吸式取水的水泵，合理控制吸水高度，既保證有足夠的安全水位，又保證水泵有足夠的允許吸上真空高度，避免開泵時在吸水管和葉輪處，因負(fù)壓造成進(jìn)氣和大量氣體釋放。

4.設(shè)置水錘消除器消除停泵水錘。產(chǎn)生停泵水錘時，因水泵前側(cè)微阻緩閉止回閥的閥板有0～60 s 的緩閉時間，水錘會通過水泵進(jìn)入水池，造成水泵反轉(zhuǎn)而導(dǎo)致軸套螺母退扣，嚴(yán)重的會損壞供水設(shè)備。為消除水錘的危害，在止回閥前側(cè)安裝水錘消除器，產(chǎn)生停泵水錘時，先通過水錘消除器泄水，消減水錘的破壞力，保護(hù)供水設(shè)備和管道。

5.合理控制水泵出水閥門的開度。因突然停泵，水錘消除器泄水后，供水管路會存有一定的空氣，在水泵啟動后，首先緩慢打開出水閥門，控制水泵的出水量緩慢增加，充分將管道內(nèi)的空氣通過排氣閥排凈。停泵時，首先緩慢關(guān)閉水泵出水閥門，使水泵緩慢降低出水量，避免因閥門關(guān)閉過快或未關(guān)閉出水閥門停泵時產(chǎn)生停泵水錘。

6.改全壓啟動為軟啟動起車。異步電動機(jī)全壓啟動，水泵短時間達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，在極短時間內(nèi)流量的巨大變化引起供水管道的壓力沖擊。采用軟啟動，異步電動機(jī)從零轉(zhuǎn)速起車，水泵也從零轉(zhuǎn)速起車，隨電機(jī)的轉(zhuǎn)速緩慢增加，同時通過控制電機(jī)和水泵的轉(zhuǎn)速而達(dá)到所需的流量，保護(hù)供水管路的安全運(yùn)行。

7.改停水開泵為并聯(lián)倒泵。在2006年對細(xì)鱗河泵站供水機(jī)組檢修時，首先將運(yùn)行水泵停止運(yùn)行，次其再開備用水泵，不但延長停水時間，而且在停泵或開泵時，由于關(guān)閉或打開水泵出水閥門速度過快而產(chǎn)生停泵水錘或開泵水錘。對此，首先將運(yùn)行水泵降低一部分供水量，將備用機(jī)組啟動，利用流量計(jì)和壓力傳感器對供水量和管道壓力進(jìn)行監(jiān)視，協(xié)調(diào)兩臺水泵的供水量，再保持供水總量和供水壓力趨于平衡的情況下，增加備用泵供水量，同時減少需停泵的供水量，最后將備用泵增到原有供水量，另一臺泵降到不供水后停止運(yùn)行。這種方式使供水管路產(chǎn)生極小的壓力波動，消除了產(chǎn)生水錘的危害，從2006年至今未發(fā)生一起因停泵或開泵而產(chǎn)生水錘的事故，是近年來細(xì)鱗河泵站一直使用的有效的操作規(guī)程，對供水管路安全運(yùn)行是一種有效的保護(hù)措施。

三、結(jié)論

通過合理設(shè)置管道排裝置，采用適宜的方法降低供水管路的損壞故障，保護(hù)供水管路安全運(yùn)行是一種有效解決途徑。