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为什么泵出口不装“止回阀”容易产生水锤?


先看水泵不装止回阀的后果:

水泵出水管道内的水流因开阀、关阀和停泵等突然变化,引起管内流速的突然变化,由此而引起单位时间内动量的变化,必然产生相应的惯性力,从而引起管道内压力的急升和突降的交替变化现象。这种水流流速和压力随时间和位置而变化的现象,称为水锤(或称水击)。


泵站水锤有启动水锤、关阀水锤和停泵水锤(由于突然停电等原因形成的)。前两种水锤在正常操作程序下,不会引起危及机组安全的问题。后者形成的水锤压力值往往很大,从而酿成事故。


因此,研究水锤和计算水锤的目的是:

①拟定最高水锤压力对管道和机组造成破坏时的防护措施;

②拟定最低水锤压力在管道内引起不允许的负压,以及导致对管道破坏时的防护措施;

③防止机组逆转所产生的破坏现象。


在抽水装置系统中,泵的特性即作为管道起始一端的边界条件,现在我们分析一下水泵出口不装止回阀,管道出口也不设拍门,当事故停泵,泵失去驱动力,泵出水侧闸阀无法及时关闭,管道内水倒流时的水锤过程(或称水力过渡过程),如图所示

1.水泵工况

水泵失去动力后,水泵的转速急剧下降,泵和出水管道内的水流由于惯性而继续沿原有方向运动,但其流速迅速减小,压力下降,直至水流停止正向流动,流量为零。在这一瞬间,水泵仍为正转,水流为正流(由水泵向出水池方向的水流运动称为正流),称为水泵工况。


2.制动工况

在出水管内流量为零的瞬态静止水体,因受到出水池静水头的作用,出水管内产生了由出水池向水泵流动的逆向水流,逆向水流对仍在正转的水泵叶轮起着制动的作用,迫使机组转子的转速加速下降,直至转速为零。在这一瞬间,由于正转的叶轮对逆流的抵阻,泵出口压力逐渐升高。这一瞬间的水泵瞬态工况称为制动工况。


3.水轮机工况

随着逆向水流流量的增加,水泵的转速由零而开始逆转,并迅速上升,同时,转动着的叶轮对水流的离心力也随着增大,对逆向水流起阻碍作用。这种阻力随着叶轮逆转的加速而增大,使泵后压力迅速上升,在某一时刻达到最大值,其相应的逆向转速也达到最大造。在阻力增大的同时,也抵阻了逆向水流流量的继续增加,在达到某一最大值后,逐渐减小。作用于叶轮的能量亦相应减小,使逆向转速逐渐下降,直到在稳定的静水头作用下,水流作用于叶轮上的转矩与机组转动部分的阻力矩平衡,机组以恒定的逆向流量与转速在无任何负载的情况下像水轮机那样工作,水锤压力随之消失。这一瞬态工况称为水轮机工况。
   以上为水泵不装止回阀的后果。同时,泵后的压力变化将以水锤波的形式沿着出水管道向出水池正射,再由出水池反射回来,在出水管道中形成复杂的水锤现象,防水锤现象的止回阀产品可以选用防水锤止回阀。


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