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一起停泵水錘事故分析及其防止
點(diǎn)擊次數(shù)：728 發(fā)布時(shí)間：2015-7-3
1 停泵水錘及其危害
銀前區(qū)熱電工程循環(huán)水泵房6臺60032T循環(huán)水泵出口止回閥采用ZDFQ807YX-1，DN800液力自動(dòng)止回閥，在試車過程中，該止回閥不能實(shí)現(xiàn)緩閉，巨大的停泵水錘對水泵和管路造成嚴(yán)重?fù)p害。2005年9月17日， 1#、5#循環(huán)泵在停泵過程中，先后由于停泵水錘而遭到嚴(yán)重?fù)p害，具體表現(xiàn)是: (1)水泵基礎(chǔ)出現(xiàn)裂縫； (2)聯(lián)軸器分別出現(xiàn)3mm和8mm錯(cuò)位，彈性墊圈嚴(yán)重磨損。
水錘是指在有壓管路中，由于流速的劇烈變化而引起的一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現(xiàn)象。水錘引起的壓強(qiáng)升高，可達(dá)管道正常工作壓強(qiáng)的幾倍，甚至數(shù)十倍。這種大幅度的壓強(qiáng)波動(dòng)往往引起管道的強(qiáng)烈振動(dòng)，造成閥門損壞、水泵損壞、管道接頭斷開和管道爆裂等事故。據(jù)調(diào)查，全國各地區(qū)都曾發(fā)生過停泵水錘事故，有記錄的在200次以上。一般的事故造成“跑水"、停水；嚴(yán)重的事故造成泵房被淹，有的還引起沖毀鐵路等次生災(zāi)害，還有的設(shè)備被打壞，傷及操作人員，甚至造成傷亡事故。
2 發(fā)生停泵水錘的主要原因
停泵水錘大多是由于電力系統(tǒng)故障或水泵機(jī)組機(jī)械故障導(dǎo)致水泵機(jī)組突然停運(yùn)，造成開閥停車時(shí)，在水泵管路中水流速度發(fā)生遞變而引起壓力遞變。近年來，自動(dòng)化程度不斷提高，水泵的啟停往往實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操作，由于自動(dòng)化部件故障、電動(dòng)閥故障、液力自動(dòng)閥故障等引起的停泵水錘現(xiàn)象出現(xiàn)的概率大大增加。
壓水管中的水在停泵后的zui初瞬間主要靠慣性以逐漸減慢的速度繼續(xù)向前流動(dòng)，然后逐漸降至零。管道中的水在重力作用下開始向水泵倒流，速度由零逐漸增大，當(dāng)管路中倒流速度達(dá)到一定程度時(shí)，止回閥很快關(guān)閉，因而引起很大的壓力上升，即形成水錘。而且水泵機(jī)組慣性越小，供水地形高差越大時(shí)，壓力升高越大。
分析銀山前區(qū)熱電工程循環(huán)水泵房的停泵水錘事故，主要有以下兩個(gè)原因:一是當(dāng)時(shí)是在試生產(chǎn)階段，有兩臺機(jī)組運(yùn)行，一臺機(jī)組調(diào)試，因此，在機(jī)組停運(yùn)時(shí)，水流的慣性極小，而管網(wǎng)壓力很大(0. 35MPa)，形成的水錘也就非常大。二是出口液力自動(dòng)閥的功能應(yīng)是首先迅速關(guān)閉60%，然后緩慢關(guān)閉；但由于其結(jié)構(gòu)上的缺陷，緩閉液壓缸不能發(fā)揮應(yīng)有的作用；當(dāng)停泵時(shí)，在管網(wǎng)壓力作用下，液力自動(dòng)閥快速關(guān)閉，使水錘的作用進(jìn)一步放大，從而使水泵機(jī)組遭到破壞。
3 防止水錘的主要措施
從水泵及其管路方面考慮，以往防止水錘的措施主要是采取設(shè)置水錘消除器、設(shè)置緩沖氣缸等方式，也有的設(shè)計(jì)基于止回閥快速關(guān)閉帶來的嚴(yán)重?fù)p害，直接取消止回閥，使回水回流至吸水井，降低停泵水錘的壓力。
但由于水錘消除器和緩沖氣缸在安裝和使用上都有其局限性和不利因素，因而使用不多；而取消止回閥可因倒回水流沖擊泵倒轉(zhuǎn)，引發(fā)軸套退扣等諸多問題。為有效地減小和消除水錘事故帶來的危害，近年來一種多功能水泵控制閥逐漸被推廣開來。
多功能水泵控制閥是一種新型的水力控制閥門，一閥可同時(shí)替代現(xiàn)行水泵壓水管上的電動(dòng)蝶(閘)閥、止回閥和水錘消除器，并能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)開泵時(shí)的緩開(準(zhǔn)軟啟動(dòng))，停泵時(shí)的速閉/緩閉，基本上可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)行液控緩閉閥的功能，即兩階段關(guān)閉過程，有效地防止水錘事故的產(chǎn)生。
基于以上原因，作者提出了將ZDFQ807YX-1型液力自動(dòng)止回閥更換為JD745X-10型多功能水泵控制閥的建議?，F(xiàn)6只閥門已投入使用，在調(diào)解閥開度在50%的情況下，閥門*關(guān)閉時(shí)間在20-40s之間，能夠有效地防止水錘事故發(fā)生，達(dá)到了預(yù)期效果。
4 多功能水泵控制閥的水錘防護(hù)過程
水泵啟動(dòng)前，閥門出口端壓力作用在主閥板上，主閥板處于關(guān)閉位置，同時(shí)膜片控制器的上腔連通壓力水，下腔則與閥門進(jìn)口端的低壓相通。水泵啟動(dòng)后，閥門進(jìn)口壓力逐漸升高，同時(shí)壓力水通過閥門進(jìn)口端的連接管線緩慢進(jìn)入膜片控制器下腔，實(shí)現(xiàn)主閥板的緩慢開啟，開啟速度可通過控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。水泵(事故)停機(jī)時(shí)，閥門進(jìn)口的壓力降低(見圖1)，當(dāng)接近零流量時(shí)，主閥板在自身重力作用下迅速關(guān)閉。因閥門進(jìn)口端壓力降低(閥門出口端的壓力水通過連接管進(jìn)入膜片控制器上腔)，下腔水通過閥門進(jìn)口端的連接管壓回至閥門進(jìn)口端，緩閉閥板緩慢關(guān)閉，慢關(guān)時(shí)間可通過控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。主閥板的速閉和緩閉閥板的緩閉符合給水系統(tǒng)的兩階段關(guān)閉規(guī)律，因此能有效地削減水錘壓力峰值。
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附件設(shè)計(jì):微止回閥的作用是保證閥門開啟的時(shí)間大于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，使電機(jī)輕載啟動(dòng)；閥門開啟時(shí)間可根據(jù)現(xiàn)場工況壓力設(shè)定?？刂崎y可調(diào)節(jié)進(jìn)出膜片控制器上下腔的水流速度，從而調(diào)節(jié)緩閉時(shí)間；在水泵正常運(yùn)行時(shí)也可手動(dòng)操作該閥來啟閉閥門。
多功能水泵控制閥主閥板的開啟是由管道中的水流沖擊力大小決定的，流速高時(shí)主閥板開啟度大，流速減小時(shí)閥板開啟度??；流速接近于零時(shí)，主閥板關(guān)閉。整個(gè)過程與消除水錘的兩階段關(guān)閉原理相吻合，因此消除水錘效果很好。多功能水泵控制閥緩閉閥板的關(guān)閉，是在膜片式控制器上下腔形成壓力差后方能實(shí)現(xiàn)，即主閥板關(guān)閉后，緩閉閥板方能關(guān)閉，因此不會(huì)出現(xiàn)緩閉與速閉同步的現(xiàn)象。