某长距离低扬程输水工程空气阀调压室与空气阀的联合水锤防护研究

针对长距离低扬程输水工程中单个空气阀的水锤控制距离较短无法有效抑制管内真空等问题,提出了空气阀调压室与空气阀联合防护的新型水锤控制方案,并以某长距离低扬程输水工程为例,对单纯采用空气阀防护以及空气阀调压室与空气阀的联合防护方案开展了水力过渡过程数值模拟与对比分析。结果表明,单纯采用空气阀防护时主管内发生了液柱分离,且因排气过快引发了较大的冲击水锤;而采用空气阀调压室与空气阀联合防护方案不仅能够有效抑制主管内的真空,还可有效缓解排气时引发的冲击水锤,是一种经济且有效的水锤防护措施,可为其他长距离低扬程输水工程的水锤防护提供借鉴。

控制输水管道瞬态液柱分离的空气阀调压室

提出了用于控制输水管道瞬态液柱分离的新型空气阀调压室,即在输水线路上设置一个短管,短管顶部密封,然后在它顶部设置空气阀。在正常输水时,空气阀关闭,调压室(短管)充满水体,没有气体。当调压室顶部水压下降到大气压以下时,空气阀进气,在调压室中形成气囊,防止输水管道发生液体汽化现象,或者出现超过管道承受能力的高度真空压力。当调压室底部水压超过大气压时,调压室中气体压缩,气体由空气阀缓慢排出,避免发生较大冲击水压。

长距离负扬程加压泵站调水工程水力控制方式探讨

事故掉电引发的停泵水锤是泵站调水工程安全运行最主要的威胁之一,而对于下游水位低于上游水位的长距离负扬程加压泵站调水工程而言,事故停泵易造成管道拉空,负水锤防护难度较大,因此,针对其停泵工况的水力控制研究十分重要。以某长距离负扬程泵站调水工程为例,模拟计算了事故停泵、阀门拒动这一控制性工况下的水力过渡过程,并对比分析了空气罐、空气阀与空气阀联合空气阀调压室3种水力控制方案的水锤防护效果。结果表明:对于长距离负扬程加压泵站调水系统而言,当采用空气罐的水力控制方式时,所需的空气罐体积较大,投资高昂;当单纯采用空气阀的水力控制方式时,难以有效解决管道局部高点处负压较大的问题,仍可能诱发弥合性水锤;当将部分空气阀附加一根短管组合成空气阀调压室后,能够有效控制管内负压。空气阀与空气阀调压室联合防护是一种十分经济且有效的水锤防护方案,可为这类负扬程加压调水工程的水力控制方式选取提供参考。

负扬程大流量调水工程的水锤防护效果分析

对于长距离、负扬程、大流量调水工程来说,事故停泵水锤是影响管道安全运行的主要威胁之一,所以选取合理的防护方案尤为重要。结合实际工程,利用特征线法和正交试验法,对空气阀与空气阀调压室新型联合防护方案开展停泵水锤数值模拟,同时分析不同空气阀口径、进排气流量系数和空气阀调压室短管尺寸对水力控制效果的影响。结果表明,空气阀对于消除负压、抑制正压存在一个合适的口径,并不是越大或者越小就越好;空气阀与空气阀调压室联合防护能够将负压控制在-2 m内,比单一空气阀的防护效果更好,是一种十分经济且水锤防护效果较好的方案;相比于其他几种因素,空气阀调压室的短管高度对水锤防护效果的影响最大,所以选择合理的短管尺寸对于水锤防护至关重要。