摘要:水錘是供水裝置中常見的一種物理現象，它在供水裝置管路中的破壞力是驚人的，對管網的安全平穩運行是十分有害的，容易造成爆管事故。包頭供水項目部所在的源水裝置是中天合創鄂爾多斯煤炭深加工示范項目的一項配套裝置，有一條207Km長輸水管線，由于管線長、揚程高、工作壓力大，易產生水錘，該項目部采取泄壓保護技術、安裝排氣閥等措施，保證裝置安全生產運行。

　　關鍵詞:水錘;原因;措施

　　一.水錘的作用

　　在壓力管道系統中，閘或閥的誤操作、泵機組的意外斷電、進出水池水位的大突變等意外事件以及水泵機組的非正常啟停等，都會造成管道內流速劇烈變化，從而引起動量交換，致使水體沖量改變，對管壁、水泵以及閥門等附件產生巨大的沖擊力， 在水體慣性和可壓縮性、管壁彈性以及系統阻力作用下，管道內水的壓力和密度不斷交替變化，直至穩定，工程上稱這一水力過渡過程狀態為水錘現象。

　　在實際工作中，水錘主要為事故關閥水錘和事故停泵水錘。事故關閥會引起泵和管道內水流流速急劇變化，會造成閥及其連帶部件損壞，若遇到某處水管強度不夠，又會引發爆管現象;事故停泵，當泵處于制動工況時，管內水壓力很可能降至汽化壓力而在管道中的某些截面發生水柱分離現象，形成更大的水錘壓力， 對管壁造成較大的沖擊力。包頭水務項目部系長距離輸水管道系統，水錘事故發生后水柱分離持續一定的時間， 發生再彌合水錘的幾率較大，因此如何科學進行水錘分析和及時制訂相應水錘防護策略，是包頭項目部泵站安全 生產中不容忽視的一項重要運行管理內容

　　二.泵站水錘分析

　　對泵站進行水錘分析，需在了解泵系統構成的前提下，對泵系統工況進行分析，以便找出誘發水錘的因素，為制訂水錘防護策略提供實際依據.。

　　1.泵系統構成。包頭水務項目部泵系統由蓄水池、泵進水管路、泵、泵出水管路、長輸水管線等組成。

　　2.正常工況水錘分析。泵系統正常工況包含正常運行工況和正常開停機工況兩種情況。在正常運行工況下，包頭項目部泵站泵系統的主機(包括給水泵和電機)及其輔助設備(包括泵進出口閥、泵出口調節閥、出站調節閥，長輸水管線排氣閥等)的設備狀態是良好的，無誘發故障和事故的因素，管道中水流平穩且挾氣量低.

　　包頭水務項目部泵站的瞬變過程主要有以下幾種：

　　2.1取水口檢修閘閥調節流量時引起的水流瞬變過程; 3)進水池檢修蝶閥調節水位時引起的水流瞬變 過程; 4)壓力水箱檢修蝶閥調節壓力時引起的水流瞬 變過程; 5)停機后水流還未達到平穩又按正常開機程序 開機的水流瞬變過程; 6)開機后水流還未達到平穩又按正常停機程序 停機的水流瞬變過程. 由于正常工況下，水流平穩，泵系統不會產生超出 設計的壓升或壓降，因而不會誘發水錘現象.

　　2.2異常工況水錘分析，包頭水務項目部泵站泵系統異常工況主要有三類。

　　2.2.1 事故停機。泵系統在發生泵進出口檢修蝶閥關閉、泵出口 液控蝶閥事故關閉、定子或軸承溫度過高、冷卻水 中斷、電氣事故以及按手動緊急停機按鈕等事件的 情況下，都會導致事故停機，這些事件實際上構成 了事故停機的必要條件.事故停機的水錘大小主要 與泵結構、水錘防護設備(如出口液控蝶閥、調壓 塔、排氣閥等)的調壓功能等外在因素有關(具體 分析參見 3.2).

　　2.2.2 正常運行中泵系統部件突然出現故障 這種情況下，故障不會構成事故停機必要條件， 但如果任由故障繼續存在，一旦故障發展成為事故， 同樣會導致事故停機.

　　2.3.3 在瞬變流中開停機只要開停機水錘壓升不遭遇被分離的水柱再彌 合，這類異常工況將不會產生較大的水錘壓力，但 對泵系統的破壞無疑是不可忽視的.

　　3 泵系統水錘防護策略

　　水錘分析的目的是為了制訂相應的水錘防護策略.泵系統水錘防護有兩層含義，第一層含義是防止水錘現象的發生;第二層含義是將水錘危害程度降到最低.前者實際上要求運行人員使泵系統保持正常工況;后者則要求設計者事先制訂水錘防護策略，運行人員及時采取水錘防護措施.

　　3.1保持泵站系統處于正常工況。

　　3.1.1 保持泵系統設備完好。采用的是全線集中控制的方式，通過SCADA系統事實準確監控全線的運行工況， 結合《水務部源水裝置崗位操作法》和《水務部源水裝置工藝技術規程》做好啟停泵操作工作，確保泵系統運轉正常;正常運行期間要求工藝、設備、儀表、電氣等技術人員每天2次對泵房設備進行檢查，及時發現問題。維修人員每天2次對運行設備進行巡回檢查，發現問題及時處理。操作人員每天6次對設備進行巡回檢查，及時發現隱患。2021年4月對泵站的6臺外輸泵進行維護保養。

　　3.1.2 保持泵及管道中水流挾氣量低 可通過啟泵前對進站管道進行及時排氣實現。泵站進站管線和出站管線及給水泵、外輸泵進出管線均安裝有排氣裝置，保證管道內氣體排出。同時制訂相應的排氣操作規定，管道氣體排氣質量得以保證。

　　3.1.3 保持水流流態平穩。正常運行期間，要做好以下工作： (1)當福源泉送水時，及時觀察進站管線壓力，發現波動較大時，外操人員及時排氣;(2)調節出站流量時應緩慢勻速，直至水流平穩; (3)調節壓力時應緩慢勻速，直至水流平穩。而正常啟停機前，除應保證上述工作已做好之外，還要做好停機后若需要再開機，應間隔20分鐘，不能立即啟動。

　　3.2 設計和運行兩方面降低水錘危害。

　　對設計者來說，將水錘危害降到最低意味著要 制訂水錘防護策略，防患于未然;而對運行管理者 來說，將水錘危害降到最低則意味著做好水錘防護措施，不讓水錘危害擴大，盡量減小危害程度。

　　3.2.1在出站端設置調節閥調節出站壓力，控制水錘事故的發生。較小的水錘壓力增加可通過出站調節閥調節壓力，當水錘壓力增加超過一臺輸水泵運行揚程時，可停一臺輸水泵，以延緩水錘事故的增長，進而增加處理時間。

　　3.2.2在長輸水管線進站端和出站端設置的泄壓閥，當水錘壓力超過泄壓指時，泄壓閥打開，管輸介質泄入蓄水池中，避免水錘壓力進一步增加，影響管道安全。

　　3.3.3給水泵入口匯管、外輸泵入口和出口匯管、出站管線上設置壓力開關，用于管道聯鎖程序。

　　3.3.4長輸水管線上安裝排氣閥、排水閥，避免水錘的發生。

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　　4 結語

　　進行泵站水錘分析和防護策略研究，歸根到底是為了規范泵站運行管理和保持機組完好狀態的需要，在實際工作中應該按照運行操作規程進行泵站的運行和管理，嚴禁誤操作，并及時發現誘發水錘的因素，消除水錘隱患，從而實現泵站安全經濟運行。

　　作者：張玉君