先(xiān)看水泵不裝止回閥(fá)的後果:
水泵出水管道內的水流(liú)因開閥、關閥和停泵等(děng)突然(rán)變化(huà),引起管內流速的突然變化,由此而引起單位時(shí)間內(nèi)動量的變化,必然產生相應的慣性力(lì),從而引起管道內壓力的急升和突降的(de)交替變化現象(xiàng)。這種水流流速和壓力隨時間和位置而變化的現象,稱(chēng)為水錘(或稱水擊)。
泵站水錘有啟動水(shuǐ)錘(chuí)、關閥水錘和停(tíng)泵水錘(chuí)(由於(yú)突然停電等原因形成的(de))。前兩種水錘在正常操作程序下,不會(huì)引起危及機組安全的問題。後者形成的(de)水錘壓力值往往很大,從而釀成事故。
研究水錘(chuí)和計算(suàn)水(shuǐ)錘的目的是:
- 擬定最高水錘壓力(lì)對管道和機組(zǔ)造成破壞時的防護措(cuò)施(shī);
- 擬(nǐ)定最低水錘壓力在管道內引起(qǐ)不允許的負壓,以及導致對管道破壞時的防護措施(shī);
- 防止機組逆轉所產生的破壞現象(xiàng)。
在抽水裝置係統中,泵的(de)特性即作為管道起始一端的邊界條件。若水泵出口不裝止回閥(fá),管(guǎn)道出口也(yě)不設拍門,當事故停泵(bèng),泵失去驅動(dòng)力,泵出水側(cè)閘閥無法及時(shí)關閉,管道內水倒流時的水錘過程(或稱水力過渡過程),如圖所示(shì)
1.水泵工況
水泵失去動力(lì)後,水(shuǐ)泵的轉速急劇下降,泵和出水管道內的水流由於慣性而繼續沿原(yuán)有方向運動(dòng),但其流(liú)速迅速減小,壓力下降,直至水(shuǐ)流停止正向流動,流量為零(líng)。在這一瞬間(jiān),水(shuǐ)泵仍(réng)為正轉,水流為正流(由水泵向出水池方向的水流運(yùn)動稱為正流),稱為水泵工況。
2.製動工況
在出(chū)水管(guǎn)內流量為零的(de)瞬態靜止水體,因受到出水池靜水頭的作用,出(chū)水管內產生了由出水池(chí)向水泵流動的逆向水流,逆向水流對仍在正轉的水泵(bèng)葉輪起著製動的作用,迫使機組轉子的轉(zhuǎn)速加速下降,直至轉速為零。在這一瞬間,由(yóu)於(yú)正轉的葉輪對逆流的抵阻(zǔ),泵(bèng)出口壓力(lì)逐漸升高。這一瞬間(jiān)的水泵瞬(shùn)態工況(kuàng)稱為製動工況。
3.水輪機工況
隨著逆向水流流量的增加,水泵的(de)轉速由零而(ér)開始逆轉,並迅速上升,同時,轉(zhuǎn)動(dòng)著的葉輪對(duì)水流的離心(xīn)力也隨著增大,對逆向(xiàng)水流起阻礙作用。這種阻力隨著葉(yè)輪逆轉的加速(sù)而增大,使泵後壓力迅速上升,在某一時刻達到最大值,其相應(yīng)的(de)逆向轉速也達到最大造。在阻力增大的同(tóng)時,也抵阻了逆向水流流量的繼續增加,在達到某一最大值後,逐漸(jiàn)減小。作用於葉輪的能量亦相(xiàng)應減小(xiǎo),使(shǐ)逆向轉速逐漸下降,直到在穩定的靜(jìng)水頭作用下,水流作用於葉輪(lún)上的轉矩與機組轉動部分的阻力矩平衡,機組以恒定的逆向流量與轉速在無任何負載的情況(kuàng)下(xià)像水輪機那樣工作(zuò),水錘壓力隨之消失。這一瞬態工況稱為水輪機工況。
以上為水泵不裝止回閥的後果。同時,泵後的壓力變化將(jiāng)以水(shuǐ)錘波的形式沿著出水管(guǎn)道向出水池正射,再由出水池反(fǎn)射回來,在出水管道中形成複雜的水錘現象,防水錘現象的止回閥產(chǎn)品(pǐn)可以選用防(fáng)水錘止回閥。