水錘預(yù)作用閥在蓬萊南水北調(diào)工程的應(yīng)用

楊慧敏，常淑卿，魯　陽(yáng)

（山東省膠東調(diào)水工程蓬萊管理站，山東 蓬萊 265600）

水錘預(yù)作用閥在蓬萊南水北調(diào)工程的應(yīng)用

楊慧敏，常淑卿，魯陽(yáng)

（山東省膠東調(diào)水工程蓬萊管理站，山東 蓬萊 265600）

【摘要】在長(zhǎng)距離輸水過程中，水錘防護(hù)是必不可少的。通過闡述水錘預(yù)作用閥的特點(diǎn)、工作原理及在南水北調(diào)蓬萊續(xù)建配套工程中的應(yīng)用，證明了大型長(zhǎng)距離調(diào)水工程做好水錘防護(hù)的重要性。

【關(guān)鍵詞】水錘；預(yù)作用閥；長(zhǎng)距離調(diào)水；南水北調(diào)

南水北調(diào)蓬萊市續(xù)建配套工程自膠東調(diào)水工程溫石湯泵站取水，采取二級(jí)泵站加壓，跨越村里集鎮(zhèn)、大辛店鎮(zhèn)、潮水鎮(zhèn)等下屬24個(gè)行政村，跨越距離14.27km，最終將黃河水、長(zhǎng)江水調(diào)向蓬萊城區(qū)、開發(fā)區(qū)及西城臨港工業(yè)區(qū)，科學(xué)的實(shí)現(xiàn)了全國(guó)水資源的均衡分配，達(dá)到南水北用、澇引旱需的可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略。為保證長(zhǎng)距離調(diào)水任務(wù)順利完成，消除水錘現(xiàn)象，溫石湯泵站院內(nèi)新建的南水北調(diào)蓬萊市配套工程應(yīng)急調(diào)水泵站主要采用了水錘預(yù)作用閥來(lái)消除水錘現(xiàn)象，充分解決和預(yù)防了長(zhǎng)距離調(diào)水之中形成的壓力交替升降的水力沖擊的難點(diǎn)。

1　水錘預(yù)作用閥的應(yīng)用

停泵水錘過程首先是壓力下降，然后才是壓力上升，且壓力下降大，上升壓力也大，因此能有效防止壓力下降的措施就一定能有效地防止壓力上升，但能有效地防止壓力上升的措施不一定能有效防止壓力下降，故在選擇水錘消除設(shè)備上，經(jīng)過多位專家及設(shè)計(jì)人員的反復(fù)計(jì)算、比較、討論，最終南水北調(diào)蓬萊市續(xù)建配套工程溫石湯應(yīng)急泵站選擇了在水泵出口處設(shè)置JD745X-16型多功能水泵控制閥和在出口旁通管處接入GA6600型水錘預(yù)作用閥來(lái)防止水錘現(xiàn)象的發(fā)生。安裝示意圖見圖1所示。

圖1GA6600水錘預(yù)作用閥安裝示意圖

1.1水錘預(yù)作用閥的選擇

溫石湯應(yīng)急泵站的水錘防護(hù)措施原方案采用JD745X-16型多功能水泵控制閥，該閥是一種新型的自動(dòng)控制閥門，具有閘閥、逆止閥、水錘消除器等三種閥門的功能。閘閥平時(shí)是處于關(guān)閉狀態(tài)，水泵啟動(dòng)時(shí)閘閥慢慢打開，停機(jī)時(shí)，閘閥先快速閉合，到了一定程度再慢慢閉合。由于水泵在零流量時(shí)的軸功率最小，水泵的閉閘啟動(dòng)和閉閘停車，可以有效的防止開泵水錘和停泵水錘，同時(shí)，可以減少水泵啟動(dòng)時(shí)的電機(jī)負(fù)荷；逆止閥能防止突然斷電時(shí)所造成的水流的流向改變，防止倒流，保護(hù)泵機(jī)組，但是逆止閥的突然關(guān)閉易產(chǎn)生水錘現(xiàn)象，嚴(yán)重的水錘瞬間高壓會(huì)導(dǎo)致管道破裂，而此時(shí)多功能水泵的另一個(gè)功能——水錘消除器便能發(fā)揮其保護(hù)作用，有效地消除各類具有破壞性的高頻率沖擊波，起到安全運(yùn)行、保護(hù)設(shè)備的目的。雖然多功能水泵控制閥具有上述多種功能，并且對(duì)水錘也起到一定的防護(hù)效果，但是經(jīng)過對(duì)溫石湯應(yīng)急泵站輸水系統(tǒng)的水力過渡過程的實(shí)際計(jì)算，多功能水泵控制閥在70%～30%關(guān)閉的過程中依然無(wú)法完全可靠的解決水錘問題，因此在出水干管處設(shè)置旁通管安裝GA6600型水錘預(yù)作用閥進(jìn)行保護(hù)。

1.2水錘預(yù)作用閥的特點(diǎn)

GA6600型水錘預(yù)作用閥由主閥、高壓水力導(dǎo)閥、導(dǎo)管等零部件組成。具有水力自動(dòng)控制、高壓無(wú)條件開啟泄除水錘等功能。它與壓力傳感器電路聯(lián)系，能夠自動(dòng)感應(yīng)管路中壓力的變化，在突然升高或下降至設(shè)定值時(shí)，觸動(dòng)閥門自行打開，控制原理以電磁為主，水力為輔。主閥能快開緩閉，具有防止自身關(guān)閥水錘的功能，能可靠的保護(hù)水泵及管路，而且此設(shè)備主要運(yùn)用電磁技術(shù)來(lái)控制，反應(yīng)時(shí)間不大于0.5s，可以在瞬時(shí)變化中快速直接準(zhǔn)確的對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，滿足調(diào)水設(shè)備對(duì)水壓的瞬時(shí)性和可變性的操控與監(jiān)視。

1.3水錘預(yù)作用閥的工作原理

GA6600型水錘預(yù)作用閥主閥安裝于泄水旁路，即與主管道并聯(lián)安裝。突然停泵時(shí)，一般會(huì)產(chǎn)生巨大的壓力波動(dòng)，在長(zhǎng)距離輸水系統(tǒng)中，這種壓力波先是產(chǎn)生低壓段，繼而迅速出現(xiàn)高壓段，低壓控制導(dǎo)閥可感應(yīng)到這種低壓波降并自動(dòng)開啟，以使主閥迅速開啟，待高壓波返回，開啟的主閥將其排向大氣，當(dāng)系統(tǒng)壓力恢復(fù)到低壓導(dǎo)閥的設(shè)定值之上時(shí)，導(dǎo)閥與主閥相繼關(guān)閉，使壓力穩(wěn)定在高壓與低壓設(shè)定值之間；作為安全閥，水錘預(yù)作用閥還有防止系統(tǒng)超壓功能，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過高壓控制導(dǎo)閥設(shè)定值時(shí)，主閥迅速開啟降壓，反應(yīng)時(shí)間不大于0.5s，直到系統(tǒng)壓力降到導(dǎo)閥設(shè)定值以下時(shí)，主閥才緩慢平穩(wěn)關(guān)閉，避免水錘的發(fā)生，保證管線的安全。

2　應(yīng)用效果

南水北調(diào)蓬萊市配套二期工程為溫石湯泵站至邱山水庫(kù)調(diào)水工程，總投資6900萬(wàn)元，在膠東調(diào)水工程溫石湯泵站院內(nèi)新建加壓泵站1座，裝機(jī)總量為3200kW，4臺(tái)臥式單級(jí)雙吸離心泵實(shí)行3用1備運(yùn)行方式，設(shè)計(jì)揚(yáng)程為100m，設(shè)計(jì)流量為1.53m3/s；配套管路14.27km。本次水錘預(yù)作用系統(tǒng)原設(shè)計(jì)位于管道樁號(hào)WQ0+000綜合閥門井處，由于泵房土建設(shè)計(jì)優(yōu)化，將本套設(shè)備移至泵房?jī)?nèi)部，同時(shí)取消綜合閥門井，并增設(shè)排氣井1座。

為保證煙臺(tái)市城鄉(xiāng)供水安全，保障煙臺(tái)北部4市工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)生活用水，煙臺(tái)市于2015年 5月12日從蓬萊市計(jì)劃調(diào)引黃河水800萬(wàn)m3，蓬萊市應(yīng)急調(diào)水計(jì)劃正式拉開帷幕。

然而，在開機(jī)當(dāng)天下午，由于調(diào)試準(zhǔn)備工作不足，水錘預(yù)作用閥未開啟，在3臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因電流定值過小，造成跳閘現(xiàn)象，3臺(tái)機(jī)組突然停電，致使管道中流量減少，壓力降低，水流倒流，多功能水泵控制閥迅速關(guān)閉，倒流回的水在止回閥前形成極大的沖擊壓力，繼而將出口閥門的橡膠墊圈沖出，水流自出口閥門處飛瀉而下，導(dǎo)致泵房被淹，由于及時(shí)搶修，幸而未造成淹沒電機(jī)的重大損害，但調(diào)水被迫中斷半天，造成了一定的損失。

為吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在以后的調(diào)水運(yùn)行中將安裝在泵房旁通管處的水錘預(yù)作用閥打開，和多功能水泵控制閥配合使用，未再發(fā)生過類似水錘現(xiàn)象。2015年5月13日凌晨，1#水泵機(jī)組再次因過熱閉鎖突然自動(dòng)停機(jī)，就有效避免了水錘現(xiàn)象發(fā)生。至2015年7月8日19:30分，800萬(wàn)m3的黃河客水全部到位，根據(jù)省調(diào)度中心指令，溫石湯泵站3臺(tái)機(jī)組需相繼停機(jī)，每臺(tái)停機(jī)時(shí)間間隔10min，19:50分，第三臺(tái)機(jī)組停機(jī)后，管中壓力驟然下降，水流倒流，多功能閥中的止回閥迅速關(guān)閉，壓力又突然上升，超出了高壓控制導(dǎo)閥的設(shè)定值，此時(shí)水錘預(yù)作用閥主閥立即開啟，將此高壓排向大氣，在水流中產(chǎn)生壓力波在主干管閘閥與裝有水錘預(yù)作用系統(tǒng)的旁通管之間來(lái)回躥動(dòng)，經(jīng)過3次壓力波沖擊之后，水流漸漸趨于平穩(wěn)，水錘消彌于無(wú)形，全部過程在10s內(nèi)完成，成功保護(hù)了管道和水泵機(jī)組，也使此次應(yīng)急調(diào)水任務(wù)得到圓滿完成。

3結(jié)語(yǔ)

膠東調(diào)水工程是山東省大型調(diào)水工程，是造福百姓的公益工程，是連貫的長(zhǎng)距離輸水工程，沿線全程涉及6個(gè)市、16個(gè)縣（市），若一處發(fā)生水錘現(xiàn)象，全線都會(huì)被迫停機(jī)，故在泵站水錘防護(hù)的選擇上，選用性能良好、實(shí)用有效的設(shè)備，對(duì)于膠東調(diào)水工程的順利運(yùn)行至關(guān)重要。結(jié)合上述分析及實(shí)例應(yīng)用，水錘預(yù)作用閥能夠有效的避免水錘現(xiàn)象，可靠靈活，靈敏度高，基本實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)運(yùn)行，節(jié)約運(yùn)行成本、方便實(shí)用。

（責(zé)任編輯趙其芬）

【中圖分類號(hào)】TV67

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【文章編號(hào)】1009-6159（2015）-10-0031-02

收稿日期：2015-06-10

作者簡(jiǎn)介：楊慧敏（1987—），女，工學(xué)學(xué)士