什麽是水錘?為什麽會產生水錘?

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一、什麽是水錘?

水泵出水管道內的水流因開閥、關閥和停泵等突然變化,引起管內流速的突然變化,由此而引起單位時間內動量的變化,必然產生相應的慣性力,從而引起管道內壓力的急升和突降的交替變化現象。這種水流流速和壓力隨時間和位置而變化的現象,稱為水錘(或稱水擊)。

泵站水錘有啟動水錘、關閥水錘和停泵水錘(由於突然停電等原因形成的)。前兩種水錘在正常操作程序下,不會引起危及機組安全的問題。後者形成的水錘壓力值往往很大,從而釀成事故。

因此,研究水錘和計算水錘的目的是:

①擬定最高水錘壓力對管道和機組造成破壞時的防護措施;

②擬定最低水錘壓力在管道內引起不允許的負壓,以及導致對管道破壞時的防護措施;

③防止機組逆轉所產生的破壞現象。
 

在抽水裝置係統中,泵的特性即作為管道起始一端的邊界條件,現在我們分析一下水泵出口不裝止回閥,管道出口也不設拍門,當事故停泵,泵失去驅動力,泵出水側閘閥無法及時關閉,管道內水倒流時的水錘過程(或稱水力過渡過程),如下圖所示

什麽是水錘

1.水泵工況

水泵失去動力後,水泵的轉速急劇下降,泵和出水管道內的水流由於慣性而繼續沿原有方向運動,但其流速迅速減小,壓力下降,直至水流停止正向流動,流量為零。在這一瞬間,水泵仍為正轉,水流為正流(由水泵向出水池方向的水流運動稱為正流),稱為水泵工況。

2.製動工況

在出水管內流量為零的瞬態靜止水體,因受到出水池靜水頭的作用,出水管內產生了由出水池向水泵流動的逆向水流,逆向水流對仍在正轉的水泵葉輪起著製動的作用,迫使機組轉子的轉速加速下降,直至轉速為零。在這一瞬間,由於正轉的葉輪對逆流的抵阻,泵出口壓力逐漸升高。這一瞬間的水泵瞬態工況稱為製動工況。

3.水輪機工況

隨著逆向水流流量的增加,水泵的轉速由零而開始逆轉,並迅速上升,同時,轉動著的葉輪對水流的離心力也隨著增大,對逆向水流起阻礙作用。這種阻力隨著葉輪逆轉的加速而增大,使泵後壓力迅速上升,在某一時刻達到最大值,其相應的逆向轉速也達到最大造。在阻力增大的同時,也抵阻了逆向水流流量的繼續增加,在達到某一最大值後,逐漸減小。作用於葉輪的能量亦相應減小,使逆向轉速逐漸下降,直到在穩定的靜水頭作用下,水流作用於葉輪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下像水輪機那樣工作,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,泵後的壓力變化將以水錘波的形式沿著出水管道向出水池正射,再由出水池反射回來,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品可以選用防水錘止回閥。

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