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农村饮水安全泵站工程中的水击防护

  
评论: 更新日期:2016年03月17日

[关键词] 水击;高扬程泵站;防护措施
[摘 要]  提出了高扬程泵站提水时发生水击的类型和不同类型的水击压力计算方法,介绍了避免水击破坏应采取的控制水流速度,延缓开、闭闸阀时间,降低管路静压采用弹性系数较小的管材等各种防护措施和新型多功能控制阀的原理和功能。

    近几年来,随着国家大力推进基础设施建设,为改善农村居民生活环境,在边远的农村新建农村饮水安全工程,着力改善农民生活质量。但在贵州镇宁县山区,自古就有“天无三日晴,地无三里平,人无三分银”称谓,这其中也道出了在贵州山区搞人饮工程的难度。镇宁县属于多峰林、峰丛洼地、槽谷、岩溶地貌和侵蚀地貌发育,河谷深切,山高坡陡,喀喀斯特地貌特征的黔中地区,村民居住群落分布山间,户与户之间、村组之间、村与水源之间都有着很大的高差。虽有着充足的降雨,当地却旱灾频频,人、畜饮用水难以得到保证。为了在这种环境下建成供水有保证的农村饮水安全工程,在我县已建成一批高差在200m左右的泵站,如镇宁县大山乡洞口村饮水安全工程泵站220m,良田乡亏拥组泵站215m,砂子乡砂子村泵站184m等。随着水资源的大量开发和用水要求的不断提高,表层水源与近地水源已无法保证用水需求。远距离和高扬程泵站工程成为目前解决农村饮水安全的一个主要途径,发生水击的可能性就越来越大。如不采取防护措施,就可能因水击毁坏上水管路及附件,使整个系统瘫痪,因而水击成了高扬程泵站工程安全运行的重大隐患,在进行高扬程泵站设计时,应进行水击计算并采取必要的防护措施。
1 水击产生的原因和类型
1.1水击产生的原因
     上水管中水正常运行时,管路中的水流速度为一定值,因而不会产生水击,但当水流速度突变时,比如突然停机,就必将引起管道中水压发生相应突变,这种现象称为水击。所以速度突然改变是产生水击的根本原因。
1.2水击的类型
     一旦产生水击,水压变化将以波的形式在止回阀和上水管出口之间往返传播,直至能量被管路阻力消耗完毕为止。压力波往返一次所需的时间可用下式计算:T=2L/c
式中T--相长,s;
L--止回阀至上水管出口的长度,m;
C--水击波在管中的传播速度,m/s。
 C=1424/(1+(E0d)/(E&))0.5
式中 E0--水的弹性模数,E0=2.06×109Pa;
     E--管壁材料的弹性模数;
     d--上水管内径,m;
     &--上水管壁厚,m。
正常开、停泵时,只要缓慢开、闭闸阀,使止回阀开、闭时间大于相长,都是间接水击,因故停电使止回阀突然关闭,就产生直接水击。
2 水击的计算
     水击时,管内最大压力为水击产生的压力增加值与管内静水压力之和,即
Pm=△P+Pj 
式中 Pm--水击时管内最大压力,MPa;
     △P--水击时,管内最大压力增加值,MPa;
     Pj--管内的静水压力,MPa。
2.2直接水击时压力增加值
      由茹科夫斯基公式可得直接水击的压力增加值
△P=CV/100g

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