摘要: 在污水泵站的系統(tǒng)與功效已斷定的情況下,對(duì)最不利運(yùn)行工況——兩臺(tái)泵同時(shí)停泵時(shí)產(chǎn)生的水錘波進(jìn)行了盤算,并依盤算成果斷定緩閉止回閥的封閉時(shí)間及管道、混凝土構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)強(qiáng)度?!?BR>關(guān)鍵詞: 污水泵站 水錘盤算 緩閉止回閥
中圖分類號(hào):TU992.25
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C
文章編號(hào):1000-4602(2001)08-0048-02
1 工程概況
寧波北侖4#污水泵站位于松花江路與明州路交叉口四周,此泵站在計(jì)劃中的作用是:巖河以西污水系統(tǒng)中通往污水處理廠的一個(gè)中間泵站。但目前位于巖河以西區(qū)域的高塘產(chǎn)業(yè)區(qū)招商引資速度很快,特別是麥芽公司的投產(chǎn),請(qǐng)求巖河以西排污工程盡快實(shí)行。故將4#污水泵站作為排海泵站來滿足高塘產(chǎn)業(yè)區(qū)的排污請(qǐng)求。本輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于斷定管道、混雜室的設(shè)計(jì)壓力,而此壓力則終極取決于水錘壓力。
2 設(shè)計(jì)概況
該工程的設(shè)計(jì)與施工分成兩個(gè)部分,即:北侖4#污水泵站、4#泵站排海壓力管工程。泵站裝機(jī)6臺(tái):H=201.88kPa,Q=1660m3/h(4用2備),目前裝機(jī)3臺(tái)(2用1備)。
地下式泵房,壓力管全長為4060m,DN10000,大泵出口段管徑為DN500。
由于壓力管沿途要過河、已建路、海堤等,設(shè)有虹吸、倒虹吸段,故屬于水泵揚(yáng)程大、輸水管線長、高程變更大的輸水系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中極易產(chǎn)生水錘,而該工程又屬于泵站與壓力管線離開設(shè)計(jì),故沒有進(jìn)行水錘盤算。但從泵站運(yùn)行安全、維修方便角度出發(fā),在泵出口設(shè)置了緩閉止回閥,在泵站出口設(shè)置了調(diào)壓井,從而下降全部系統(tǒng)的水錘壓力,下降全部系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力,以節(jié)儉土建、設(shè)備投資,提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。
3 水錘盤算
3.1 水錘類型判別
μτ0=aυ0τ0/(2gH0)
式中 μ——水管特征常數(shù),μ=aυ0/2gH0
υ0——閥門全開啟時(shí)的管道流速,m/s
a——介質(zhì)的水錘波速(介質(zhì)為水時(shí),取a=1000 m/s)
H0——上、下游水頭差或水泵揚(yáng)程,kPa
τ0——無量綱閥門開度(τ0為起始開度)
閥門全開時(shí),τ0=1.0,每臺(tái)水泵流量Q=1 660m3/h、揚(yáng)程H=201.88 kPa。
由于最不利工況為2臺(tái)水泵同時(shí)斷電(目前泵站裝機(jī)3臺(tái),為2用1備),屆時(shí)管內(nèi)流速v0=1.174 2 m/s。當(dāng)上、下游水頭差H0=88.10 kPa,則μ=6.657,μτ0=6.657>1,屬極限水錘。當(dāng)H0=201.88kPa(水泵揚(yáng)程),則μ=2.905,μτ0=2.905>1,屬極限水錘。
3.2 水錘盤算
采用下列公式:
Hmax=(1+hm)H0
式中 Hmax——最大水錘壓力,kPa
hm——最大水錘壓力相對(duì)值
對(duì)于極限水錘,hm=σ/2+[(σ+(σ2+4)1/2]
式中 σ——水管特征常數(shù),σ=Lv0gH0Ts
L——管道長度,L=4 160 m
Ts——閥門封閉時(shí)間,s
水錘盤算成果見表1。
表1 水錘盤算表
水頭 封閉時(shí)間
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
Hmax=(1+31.65)
×88.10=2876.46kPa
H0=201.88 kPa σ=2.417 σ=1.209 σ=0.805 σ=0.604 σ=0.483 σ=0.40
hm=6.71 hm=2.14 hm=1.19 hm=0.81 hm=0.61 hm=0.49
Hmax=1556.53 kPa Hmax=633.86 Hmax=442.07 Hmax=365.44Hmax=325.06 Hmax=300.76
kPa kPa kPa kPa kPa
3.3 盤算成果分析
北侖4#污水泵站采用的HH44X—10型緩閉閥的工作原理如下:
在進(jìn)口端介質(zhì)壓力作用下,閥瓣主動(dòng)開啟到位,同時(shí),液壓缸內(nèi)活塞上升到最高地位,閥門開啟。當(dāng)停泵或介質(zhì)結(jié)束運(yùn)動(dòng)時(shí),閥瓣在自重和回水壓力下,首先敏捷封閉到緩閉角地位,然后再慢關(guān)到全閉地位,以達(dá)到既結(jié)束介質(zhì)大批倒流,又防止水錘升壓的目標(biāo)。
另外,可旋轉(zhuǎn)緩閉調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)緩閉時(shí)間是非(即可調(diào)節(jié)Ts),順時(shí)針調(diào)節(jié)時(shí)緩閉時(shí)間延伸,逆時(shí)針調(diào)節(jié)時(shí)緩閉時(shí)間縮短。
重要性能參數(shù):
公稱壓力:1 MPa
介質(zhì)流速:≤5 m/s
緩閉角:16°
進(jìn)行系統(tǒng)的水錘盤算,目標(biāo)就是找到合適的封閉規(guī)律,斷定閥門封閉時(shí)間(Ts),從而斷定土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度,斷定管道設(shè)計(jì)的工作、實(shí)驗(yàn)壓力等級(jí),斷定調(diào)壓井的高度等。
通過水錘盤算表可以看出:無論上、下游水頭差,還是水泵機(jī)組的揚(yáng)程,只當(dāng)Ts≥40 s時(shí),即閥門從全開到全關(guān)要用40 s時(shí),管道中的水錘值分辨小于320.65 kPa、365.44 kPa。
根據(jù)水錘盤算成果,揚(yáng)程H=201.88 kPa、封閉時(shí)間Ts=40 s時(shí)的水錘壓力值應(yīng)選擇較大值,據(jù)此斷定4#泵站排海壓力管工程的設(shè)計(jì)管道及混凝土結(jié)構(gòu)的混雜室內(nèi)部工作壓力為392.0 kPa,實(shí)驗(yàn)壓力為588.00 kPa,從而斷定管材為:泵站出口段、管橋段采用14 mm厚鋼管,壓力管末梢段采用承插接口的預(yù)應(yīng)力混凝土管。
4 結(jié)論
①4#泵站調(diào)試期間,建議3臺(tái)機(jī)組上安裝的緩閉閥封閉時(shí)間斷定為Ts≥40 s。
②正常運(yùn)行期間,禁止2臺(tái)機(jī)組同時(shí)停機(jī)。
?、哿硗?關(guān)于止回閥的選擇,應(yīng)留心其封閉規(guī)律,最好為二段封閉:第一段在較短時(shí)間內(nèi)閥瓣關(guān)到小開度(本工程選用16°),然后緩閉其余開度。
系統(tǒng)運(yùn)行6年來,一直安穩(wěn)正常。
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