沈阳市苏家屯区污水处理厂中水管网工程水利计算及分析
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇沈阳市苏家屯区污水处理厂中水管网工程水利计算及分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：以沈阳市苏家屯区污水处理厂中水管网工程为对象，进行长距离供水管线水力计算和水锤分析，在水锤产生点加设防水锤型空气阀，消除水锤现象，再次计算后，证明防水锤型空气阀确实可以消除水锤。
关键词：长距离供水管线 水锤计算 水锤防护 缓冲空气阀
中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-0-01
1 工程概述
1.1 基本工程情况
本工程输水管线采用压力流输水，管道全长7141 m。管线首端高程为31.720 m，末端高程为33.48 m，沿线高程变化不大，管线较平坦。输水管径DN1200，采用玻璃钢管，壁厚43.5 mm，管道承压值为0.6 MPa。管道末端有4 m的富裕压力。泵站位于管线起端。
1.2 泵站基本资料
初步设计泵站内均采用五台泵组合运行，SN350-M27-/255型泵4台，三用一备；SN300-M27-/251型泵1台。水泵的具体计算参数如下：水泵：SN350-M27-/255型4台；水锤波速：C=500 m/s（DN1200 mm玻璃钢管）；水泵扬程：18 m；水泵流量：Q=1331-665 m3/h；水泵：SN300-M27-/251型 1台。水锤波速：C=500 m/s（DN1200 mm玻璃钢管）；水泵流量Q=948-474 m/h。
历来大量的工程实践证明，当管道受管坡、管壁粗糙度变化以及弯管、变径各类管道配件的影响时，管道中的气体尤其是以气囊形式存在于有压管道的气体，它们在随水流动的过程中，时而分散时而聚合，气囊两端压差不断地随机改变，于是引发压力震荡，甚至产生断流弥合水锤，引发爆管。气囊引起的气爆压力最高可达20～40个大气压，其破坏力相当于静压40～80个大气压，足以破坏任何供水管道。本着保证管线运行安全、避免水锤事故的宗旨，对本输水系统在运行过程中可能出现的水锤问题进行计算、预测分析，并确定合理可靠的水锤防护措施，从而减少经济损失。
2 非稳定流工况水锤计算与分析
压力管道停泵水锤计算水力模型目前主要有三种，即无水柱中断，特殊点水柱中断和任意点水柱中断。原水锤计算中采用的是特殊点水柱中断水力模型，与实际工程有较大差别。我们计算采用的是更符合实际工况的任意点断流水锤数学模型。
根据《室外给水设计规范》要求，在管路中每隔800～1000 m处，并考虑在管线凸起处安装排气阀的原则。管路中的排气阀可采用恒速缓冲排气阀和普通排气阀两种。
2.1 方案一 每隔1000 m安装普通排气阀
先假定水泵出口处缓闭止回阀快关完成后对应的角度为20°时，改变缓闭止回阀的不同快慢关时间情况下管路压力的变化情况。分别是缓闭止回阀关阀时间为：（a）快关5 s、慢关60 s；（b）快关10 s、慢关60 s；（c）快关5 s、慢关90 s；（d）快关10 s、慢关90 s；（e）快关5 s、慢关120 s；（f）快关10 s、慢关120 s的最大水头包络线和最小水头包络线。
由计算结果可知，每隔1000 m安装缓冲排气阀，在缓闭止回阀不同快慢关时间下，水锤升压情况基本相同，有三段管段的水锤压力超过管道承压线。
总结：管路沿线每隔1000 m安装排气阀方案中，安装普通排气阀有三段管段超出管道承压值，因此还要在此基础上增加其它措施来降低水锤压力。
最后选定的关阀时间为快关10 s，慢关时间120 s，快关完成后对应的角度为30°。
2.2 方案二 每隔1000 m安装缓冲排气阀，在水泵出口处安装箱式调压塔
在确定缓冲排气阀快关时间10 s，慢关时间120 s，快关完成后对应的角度是30°，缓冲排气阀缓冲闭合流速为0.5 m/s后，采取在水泵出口处安装箱式调压塔最大水头包络线和最小水头包络线。
由计算结果可知，在每隔1000 m安装缓冲排气阀的基础上，且在水泵出口处安装箱式调压塔，可以使管道压力降到承压值范围内。
总结：方案二采取的措施是每隔1000 m安装缓冲排气阀，在水泵出口处安装箱式调压塔，能使管道的压力在承压值允许的范围内，因此采用该方案是合理的。
3 结语
经我们计算，本设计在稳定运行工况具有足够的安全度，但在突然停泵的水力过渡过程中，必须采取合理的水锤防护措施才能保证安全。无任何防护措施时，最大水锤升压可达250 m水柱以上，防护不当压力升高的可达150 m水柱，这些都足以使管道产生爆裂。本系统停泵水锤防护关键是防止管道多处断流弥合水锤。通过对以上各个工况下的比较，结合工程实际，建议本工程中管路沿线每隔1000 m安装恒速缓冲排气阀，规格为DN150，且缓冲排气阀的排气速度为0.3～0.8 m/s，在水泵出口处缓闭止回阀的关阀时间为：（a）快关5 s、慢关60 s；（b）快关10 s、慢关60 s；（c）快关5 s、慢关90 s；（d）快关10 s、慢关90 s；（e）快关5 s、慢关120 s；（f）快关10 s、慢关120 s，均可。快关完成后对应的角度为30°。该排气阀保证管道任何压力时恒速排气，使断流弥合水锤升压最低，且能够水气相间排气，具有最佳的断流水锤防护功能。在水泵出口处安装箱式双向调压塔，调压塔的规格为DN400。
参考文献
[1] Mr.Martin.水利过渡过程.
[2] 金锥，姜乃昌，汪兴华.停泵水锤与防护[M].2版.中国建筑工业出版社，1994.
[3] Wylie E B，Streeter V L.瞬变流[M].清华大学流体传动与控制教研组，译.北京：水利电力出版社，1983：72-77，106-117.