蝶閥關(guān)閉時間對停泵水錘的影響

馬偉格

（遠(yuǎn)大閥門集團(tuán)有限公司，河北 邢臺 054000）

為了研究蝶閥的關(guān)閉時間、關(guān)閉角度對供水工程中各環(huán)節(jié)的參數(shù)影響，以山西省的某處水利工程為例，在同一個泵站內(nèi)以同一個機(jī)器為研究對象，通過改變蝶閥的關(guān)閉時間和關(guān)閉角度等參量的數(shù)值，觀察其他數(shù)據(jù)的變化，從而得出蝶閥關(guān)閉的時間對停泵水錘的影響結(jié)論。由實驗的數(shù)據(jù)分析可知：在保持蝶閥關(guān)閉角度一定的情況下，調(diào)節(jié)蝶閥的關(guān)閉時間，可知在第一階段供水系統(tǒng)中的最大壓力會隨蝶閥關(guān)閉時間的增大而增大，最小壓力正好成反比；在第二階段蝶閥關(guān)閉的時間增加時，管道內(nèi)的最大壓力和最小壓力變化趨勢相同，先穩(wěn)定后增長最后又穩(wěn)定。而當(dāng)控制蝶閥的關(guān)閉時間不變的情況下，調(diào)節(jié)蝶閥的關(guān)閉角度，管道內(nèi)的最大壓力會隨著蝶閥的關(guān)閉角度的增加而不斷減小，相反，當(dāng)?shù)y的關(guān)閉角度增加時，管道內(nèi)的最小壓力會隨之增加。通過研究蝶閥的關(guān)閉時間對停泵水錘的影響，可以有效地提高工程的工作效率，保證供水工程的順利和安全進(jìn)行。

一、停泵水錘及其危害概述

停泵水錘是指在某些外界因素的作用下，導(dǎo)致水泵停電，使得供水系統(tǒng)管道內(nèi)水流的流速發(fā)生改變，管道內(nèi)的壓力突然變化，引起水擊，這被稱為水錘現(xiàn)象。而在實際的供水系統(tǒng)中，水錘現(xiàn)象的出現(xiàn)有著極大的破壞力，當(dāng)管道內(nèi)的壓力升高時，就會使管道承受過大的壓力而發(fā)生爆裂的現(xiàn)象，當(dāng)管道內(nèi)壓力減小時會導(dǎo)致管道干癟變形，損壞管道配件等。當(dāng)供水系統(tǒng)的水泵閥門突然關(guān)閉時，也會造成供水停止，同樣會產(chǎn)生水錘效應(yīng)。

二、蝶閥關(guān)閉對于停泵水錘的重要影響

在水泵斷電的情況下，如果不及時采取有效的水錘策略，就會造成嚴(yán)重的影響。比較常見的事故后果是停泵會使得管道出現(xiàn)漏水的情況，甚至?xí)斐扇~輪飛逸，水泵系統(tǒng)被破壞，漫流的水對人身安全造成嚴(yán)重的威脅。國內(nèi)的很多學(xué)者對于停泵水錘的相關(guān)措施進(jìn)行了較為深入的原因，同時也取得了很大的成果。鄧安利主要針對停泵條件下出現(xiàn)的負(fù)壓對水錘造成的影響進(jìn)行了研究，應(yīng)用空氣罐的方式來對氣壓進(jìn)行平衡，從而有效的解決負(fù)壓問題。林琦等學(xué)者針對停泵的現(xiàn)象建立了數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行分析，他指出常見方法的不足之處，并在原基礎(chǔ)的缺陷上進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)。楊曉蕾團(tuán)隊對蝶閥的關(guān)閉對重力的影響的研究，但這項研究中沒有提及壓力的影響因素。黃時鋒等人對供水系統(tǒng)中水泵壓力變化的影響規(guī)律進(jìn)行了研究，闡述了壓力供水系統(tǒng)在特殊的情況下的防護(hù)措施。關(guān)閉蝶閥對于壓力供水系統(tǒng)的作用規(guī)律很容易受到人們的忽視，要采取科學(xué)合理的措施來解決停泵時對水泵水錘的危害才是研究的重點方向。研究發(fā)現(xiàn)蝶閥緩閉對停泵水錘有著重要的影響。

三、建立蝶閥緩閉的數(shù)學(xué)模型

Hammer是當(dāng)前在水錘計算領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的軟件，它通過綜合水泵、閥門等相關(guān)設(shè)備的影響效果，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，設(shè)定合理的初始條件，應(yīng)用特殊曲線法，對泵站的停泵水錘進(jìn)行了研究分析。研究的主要對象是停泵倒轉(zhuǎn)情況下蝶閥緩閉的數(shù)學(xué)模型，具體設(shè)定蝶閥已經(jīng)成功安裝在兩個管道的中間，蝶閥的孔口建立的方程需要綜合兩端連接的管道的情況，除此之外還有水流的流向影響，在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的過程中，蝶閥中水流流速的增加對實驗造成的微小影響可以忽略，即在假設(shè)蝶閥中的流體體積恒定的基礎(chǔ)上，建立蝶閥中水的瞬變方程，再結(jié)合管道對于方程的影響，得出停泵緩閉蝶閥中水錘的數(shù)值。以具體的泵站為例，泵站中采用的緩閉蝶閥使用的是液壓蝶閥，這種蝶閥綜合了止回閥和閘閥的共同功能，在事故斷電的時候能夠通過液壓系統(tǒng)來控制閥門的啟閉過程，從而避免了停泵事故中對水錘造成的影響。停泵事故中出現(xiàn)水錘問題一般歸結(jié)為兩種原因，一種是管理人員沒有按照嚴(yán)格的規(guī)范操作，從而對水錘造成一定的影響，還有一種原因是特殊的斷電原因，比如雷電情況。在長距離輸水的情況下，停泵后緩閉蝶閥拒動是違反安全規(guī)定的，因為蝶閥拒動會引發(fā)水錘效應(yīng)，造成水柱斷裂，從而引發(fā)嚴(yán)重的后果。在水泵停機(jī)時，使用液壓系統(tǒng)來控制蝶閥開關(guān)能夠有效的防止泵站的安全問題。閥門關(guān)閉的速度對管道中水流的壓力影響比較明顯，而且閥門關(guān)閉時間的長短會影響到水泵的最大反轉(zhuǎn)速度，通過建立的hammer模型，能夠有效的對停機(jī)過程進(jìn)行模擬。

四、事故停機(jī)后緩閉蝶閥的規(guī)律分析

泵后蝶閥在兩個階段中的變化規(guī)律是說泵站發(fā)生事故之后，泵后的蝶閥系統(tǒng)就會進(jìn)入緩閉狀態(tài)，關(guān)閉時間快的同時關(guān)閉角度大，關(guān)閉時間短的時候關(guān)閉角度小，直到整個蝶閥關(guān)閉。通過對于水泵事故停機(jī)后液壓系統(tǒng)的分析，計算出蝶閥關(guān)閉的時間，從而得出事故停機(jī)后蝶閥對于事故的整體影響。

結(jié)束語：總而言之，事故停泵水錘具有非常嚴(yán)重的后果，我們要提起重視，研究發(fā)現(xiàn)緩閉蝶閥能夠起到很好的效果，要在這個方法的基礎(chǔ)上不斷的進(jìn)行研究探索，掌握緩閉蝶閥對于事故停泵水錘的具體影響規(guī)律，應(yīng)用規(guī)律，來減少事故停泵水錘的危害。