污水泵站水锤计算和缓闭止回阀的应用

　　摘要：在污水泵站的系统与功能已确定的情况下，对最不利运行工况——两台泵同时停泵时产生的水锤波进行了计算，并依计算结果确定缓闭止回阀的关闭时间及管道、混凝土构筑物的设计强度。 关键词：污水泵站水锤计算缓闭止回阀

　　中图分类号：TU992.25

　　文献标识码：C

　　文章编号：1000-4602(2001)08-0048-02

　　1工程概况

　　宁波北仑4#污水泵站位于松花江路与明州路交叉口附近，此泵站在规划中的作用是：岩河以西污水系统中通往污水处理厂的一个中间泵站。但目前位于岩河以西区域的高塘工业区招商引资速度很快，特别是麦芽公司的投产，要求岩河以西排污工程尽快实施。故将4#污水泵站作为排海泵站来满足高塘工业区的排污要求。本输水系统的设计难点在于确定管道、混合室的设计压力，而此压力则最终取决于水锤压力。2设计概况

　　该工程的设计与施工分成两个部分，即：北仑4#污水泵站、4#泵站排海压力管工程。泵站装机6台：H=201.88kPa，Q=1660m3/h(4用2备)，目前装机3台(2用1备)。

　　地下式泵房，压力管全长为4060m，DN10000，大泵出口段管径为DN500。

　　由于压力管沿途要过河、已建路、海堤等，设有虹吸、倒虹吸段，故属于水泵扬程大、输水管线长、高程变化大的输水系统。这种系统在实际运行中极易发生水锤，而该工程又属于泵站与压力管线分开设计，故没有进行水锤计算。但从泵站运行安全、维修方便角度出发，在泵出口设置了缓闭止回阀，在泵站出口设置了调压井，从而降低整个系统的水锤压力，降低整个系统的设计压力，以节约土建、设备投资，提高系统运行的安全性。3水锤计算

　　3.1水锤类型判别

　　μτ0=aυ0τ0/(2gH0)

　　式中μ——水管特性常数，μ＝aυ0/2gH0

　　　　　υ0——阀门全开启时的管道流速，m/s

　　　　　a——介质的水锤波速(介质为水时，取a=1000 m/s)

　　　　　H0——上、下游水头差或水泵扬程，kPa

　　　　　τ0——无量纲阀门开度(τ0为起始开度)

　　阀门全开时，τ0=1.0，每台水泵流量Q=1 660m3/h、扬程H=201.88 kPa。

　　因为最不利工况为2台水泵同时断电(目前泵站装机3台,为2用1备)，届时管内流速v0＝1.174 2 m/s。当上、下游水头差H0=88.10 kPa，则μ=6.657，μτ0＝6.657＞1，属极限水锤。当H0=201.88kPa(水泵扬程)，则μ=2.905，μτ0＝2.905＞1，属极限水锤。3.2水锤计算

　　采用下列公式：

　　　　　Hmax＝(1+hm)H0

　　式中Hmax——最大水锤压力，kPa

　　　　　hm——最大水锤压力相对值

　　对于极限水锤，hm＝σ／2+［(σ+(σ2+4)1/2］

　　式中σ——水管特性常数，σ＝Lv0gH0Ts

　　　　　L——管道长度，L=4 160 m

　　　　　Ts——阀门关闭时间，s

　　水锤计算结果见表1。

　　表1 水锤计算表

　　水头 关闭时间

　　Ts＝10s Ts＝20s Ts＝30s Ts＝40s Ts＝50s Ts＝60 s H0＝88.10 kPa σ=4160×1.1742 σ＝2.769 σ＝1.846 σ＝1.385 σ＝1.108 σ＝0.923

　　/(9.81×8.99×10) hm＝8.56 hm＝4.22 hm＝2.64 hm＝1.88 hm＝1.44

　　=5.539

　　hm=5.539(5.539+ Hmax＝842.21 Hmax＝459. Hmax＝320. Hmax＝253.72 Hmax＝215.01

　　(5.5392+4)0.5)/2 kPa 91 kPa 65kPa kPa kPa

　　=31.65