式中 △P--水擊時(shí)，管內(nèi)最大壓力增加值，MPa；
???? V--穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)上水管內(nèi)的速度，m/s;
???? g--重力加速度，g=9.8 m/s2；
???? C--水擊波在管中的傳播速度，m/s。
2.3間接水擊時(shí)壓力增加值
???? 間接水壩時(shí)，壓力增加值可由下式
△Pz=2VL/100gtc
式中 △Pz--間接水擊時(shí)管內(nèi)壓力增加值，MPa；
???? tc--止回閥的關(guān)閉時(shí)間，s。
2.4 兩種水擊的壓力增加值的比較
???? 兩種水擊的壓力增加值之比值為：
△P/△Pz= CV/100g/2VL/100gtc=Ctc/2L
由于正常開、閉泵站時(shí)，閘閥的開、閉都是很緩慢，關(guān)閉時(shí)間tc>5s，直接水擊將遠(yuǎn)大于間接水擊，所以在泵站設(shè)計(jì)時(shí)便多是考慮突然停電時(shí)上水管道中的直接水擊對(duì)管道和設(shè)備的破壞。
3避免水擊破壞的防護(hù)措施
?? 根據(jù)以計(jì)算式及現(xiàn)正運(yùn)行的泵站經(jīng)驗(yàn)，從中找到解決水擊破壞的防護(hù)措施的途徑。
3.1 降低管中水流速度
???? 從分析表中可發(fā)現(xiàn)兩種管材水擊的壓力增加值都與速度成正比。為降低水擊壓力，必須降低水流速度。但速度過小，管徑增加，基建投資將增多，污物也易沉積在管壁上，若增大速度，可減小基建投資，但水頭損失過大且易產(chǎn)生水擊，增加維護(hù)費(fèi)用，綜合多個(gè)農(nóng)村飲水安全工程點(diǎn)運(yùn)行實(shí)踐，管內(nèi)流速應(yīng)控制在1.0-1.5m/s左右較為合理。
3.2盡量避免直接水擊
???? 延緩管路閘閥的開、閉時(shí)間，離心式水泵應(yīng)在電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后逐漸打開閘閥，停泵時(shí)，也應(yīng)逐漸關(guān)閉閘閥后再停電機(jī)，只要操作程序正確，使開、停閘閥時(shí)間大于水擊波的相長(zhǎng)，就可避免開、停泵時(shí)發(fā)生直接水擊。
3.3降低上水管路中的靜壓力
???? 水擊時(shí)，管內(nèi)最大壓力包括水擊產(chǎn)生的壓力增加值和靜水壓力兩部分。為此可在水泵出口閘閥后面的管路中部多安裝一個(gè)止回閥。管路中部加裝止回閥后，不僅使每個(gè)止回閥承受的靜壓力降低一半，還使相長(zhǎng)縮短為L(zhǎng)/C。而用水力學(xué)公式△h=(L/g)(dv/dt),水擊時(shí)L減小使得△h減小，從而避免水擊時(shí)，降底總管內(nèi)壓力強(qiáng)度。
3.4 提高上水管裝置的強(qiáng)度
???? 為避免水擊破壞，發(fā)生直接水擊時(shí)，管內(nèi)最大壓力應(yīng)小于系統(tǒng)中各部分允許工作壓力的最小值，即CV/100g+Pj<min{P}此外上水管支鎮(zhèn)墩也應(yīng)考慮水擊而增大的壓力。
3.5使用新型多功能控制閥
???? 新型多功能控制閥可同時(shí)替代閘閥、止回閥和水擊消除器，并能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)開泵時(shí)的緩開，停泵時(shí)的緩閉，有效地避免水擊。
3.6改用彈性模數(shù)E較小的管材
???? 改用彈模數(shù)較小的管材，如現(xiàn)在較常用的PE管，其設(shè)計(jì)壓力從0.6-1.25MPa 較為常用，壓力1.6MPa的PE管技術(shù)已很成熟，能代替鋼管使用且滿足設(shè)計(jì)要求。參考水擊計(jì)算對(duì)比分析表，鋼材E＝2.06×1011Pa,PE管材E=9.5×108Pa，PE管材的E比鋼材小200倍，由C=1424/(1+(E0d)/(E&))0.5知道，E變小便有C變小，從而使得直接水擊變小。
3.7 在止回閥前加裝空氣柱
???? 在止回閥前加裝空氣柱后，該氣柱在水擊產(chǎn)生時(shí)的壓縮區(qū)，由于空氣的壓縮使壓力得到一定的減緩。相當(dāng)在止回閥前加了一段彈性模數(shù)E較小的材料，從而得以減小水擊的壓力。
4水擊防護(hù)總結(jié)
???? 在進(jìn)行高揚(yáng)程泵站設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮水擊問題，要合理選擇水流速度，提水裝置中各部件的強(qiáng)度應(yīng)保證發(fā)生直接水擊時(shí)不至被毀壞，延緩開、閉閘閥的時(shí)間，在上水管路的中部設(shè)置止回閥或采用新型多功能控制閥。合理使用管材，可以一種措施或幾種措施并用力求讓水擊壓力在可控的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。
參考文獻(xiàn)：
《水力學(xué)》劉潤(rùn)生、何建京、王忖 等編著 河海大學(xué)出版社
《礦井排水裝置運(yùn)行與選擇設(shè)計(jì)》白銘聲著煤炭工業(yè)出版社
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