管线改造及调节水泵转动惯量的长输水管线水锤防护

韩建军 唐 迪 王新亮

(大连市供水有限公司 116021)

我国长距离输水管线水锤防护设备价格昂贵，不适合大量使用。本研究结合工程实例，通过模拟计算长输水管线传统水锤防护、管线改造水锤防护及调节水泵转动惯量水锤防护方案，经多方案技术经济比较后确定最优水锤防护方案。

1 水锤防护措施原理

本研究长距离输水管线水锤防护措施有设置单向调压塔、调节水泵转动惯量、单线改建为双线［1］。

1.1 单向调压塔

计算公式为

当Hp3≤Hp，Qp3=0 时

以上式中 Qp1——流经调压塔前管内流量，m3/s;

Qp2——流经调压塔后管内流量，m3/s;

Qp3——流出调压塔流量，m3/s;

Ca——调压塔出口流量系数;

AP——补水短管的过流面积，m2;

HP3——调压塔水位，m;

HP——管中压力，m;

Smax——调压塔内浮球阀控制最高水位(常数)，m;

Z——塔相对于基准面高度，m;

Q3——塔内流量，m3/s;

Δt——调压塔出流时间，s;

F——塔断面面积，m2。

1.2 水泵转动惯量

转动惯量

以上式中 J——水泵转动惯量，kg.m2;

G——刚体的总重量，N;

D——(回转)直径，m;

g——重力加速度，N/kg;

M反——机组轴上所受减速阻矩;

当发生停泵水锤时，机组转子转动惯量J 越大，角减速度的绝对值越小，即机组转速降低速度越慢，避免了管路中流速和水压的急剧降低，改善了水力过渡过程中的压力猛烈波动状况，从而达到停泵水锤防护的效果。

1.3 单线改建为双线

将原单线长输水管线改建为双线输水，在一定程度上降低管线内流速，当发生停泵水锤时，可起到水锤防护的作用。

2 水锤求解方法

本研究采用特征线法［2，3］求解。水锤计算的特征差分方程为

QL1、QL2——管道L1、L2 两点的瞬态流量;

HL1、HL2——管道L1、L2 两点的……