供水管路安全運行措施探討

鶴崗誠基水電熱力有限責任公司 孫學文 高洪斌

鶴崗市地處小興安嶺邊緣，市區的主要水源是細鱗河水庫。細鱗河水庫距離市區35 km，需二級加壓送水，一級泵站供水壓力1.0 Mpa，供水管路穿越林區，地形復雜，管線長，在長距離輸水工作中，壓力波動和水錘對供水管路危害較大，極易產生爆管事故，造成嚴重的影響和經濟損失。

一、影響供水管路安全運行的原因及危害

1.停泵水錘。水錘是在壓力管道中，由于流速的劇烈變化而引起一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現象。停泵水錘指水泵機組因失電或其他原因造成開閥停車時，在水泵及管路中水流速度發生遞變而引起的壓力遞變現象。

（1）停泵水錘產生的原因。由于電力系統或電氣設備突然發生故障，致使電力供應中斷。人為的誤操作致使電力供應中斷。雷電引起的突然斷電。水泵機組發生機械故障，水泵突然停止運轉。閥門關閉太快。

（2）水錘造成的危害。引起管道壓力升高，達到正常工作壓力的幾倍，引起管道強烈振動，造成管道爆管。引起水泵反轉，甚至破壞設備和閥門。如，1996年，細鱗河泵站因水錘而造成DN1000 的供水閥門破裂事故，造成人身傷害事故。

2.管道存氣。

（1）管道存氣的原因。管道停水檢修時，泄水造成管道存氣。突然停泵，水錘消除器泄水，導致管道內存氣。大用戶流量調節過快，管道局部出現負壓，從排氣閥或管道不嚴處進氣。溶在水中的氣體得以釋放。在水泵的吸水管和葉輪處，因負壓造成進氣和大量氣體釋放。

（2）管道存氣的危害。供水管道含氣較多，極易發生斷流彌合水錘，這是一種極大的水力現象，會直接或間接造成爆管爆管。管道存氣增加阻力，管道運行壓力增大，能耗增加。管道存氣會造成壓力不穩、管道控制失穩、安全防護措施失效。長期的壓力震蕩造成管道接口及管材疲勞，大大降低使用年限。

二、供水管路安全運行的防護措施

1.合理設置排氣閥。排氣閥的作用是排除管道中存有的空氣，保證供水管路壓力平穩，運行安全，一般將排氣閥設置在供水管路的某段區域最高處。但由于長距離輸水工作中，受地形影響大，管道中存在空氣排放不凈的現象。因此，要將排氣閥設在供水管道的某段區域最高處，在有彎頭身處也應設置排氣閥，對排除彎頭翻身處局部空氣具有很大的作用，可大大降低管道中存有的空氣，消除供水管路的斷流彌合水錘。

2.分階段緩慢打開管道閥門。局部供水管停水檢修后，或大用戶用水量瞬間增大時，導致局部道進入大量空氣。若此時打開閥門注水過快，排氣閥排氣不及時，會有大量的空氣被吸進有水的管道中，空氣柱在突然降壓會膨脹，形成氣推水，水推氣，造成管道壓力不穩，使管道中出現壓力震蕩，極易造成別處的管道接口損壞，甚至爆管。因此，在向存有大量空氣的管道灌水時，首先緩慢小幅度打開閥門，待水充滿管道后，再分階段打開閥門，這樣使排氣閥能充分排出管道中的空氣，避免管道中出現壓力震蕩，導致次生災害事故的發生。

3.合理控制水池水位。水泵的吸水方式分為自吸式取水和自灌式取水兩種方式。對于采用自吸式取水的水泵，合理控制吸水高度，既保證有足夠的安全水位，又保證水泵有足夠的允許吸上真空高度，避免開泵時在吸水管和葉輪處，因負壓造成進氣和大量氣體釋放。

4.設置水錘消除器消除停泵水錘。產生停泵水錘時，因水泵前側微阻緩閉止回閥的閥板有0～60 s 的緩閉時間，水錘會通過水泵進入水池，造成水泵反轉而導致軸套螺母退扣，嚴重的會損壞供水設備。為消除水錘的危害，在止回閥前側安裝水錘消除器，產生停泵水錘時，先通過水錘消除器泄水，消減水錘的破壞力，保護供水設備和管道。

5.合理控制水泵出水閥門的開度。因突然停泵，水錘消除器泄水后，供水管路會存有一定的空氣，在水泵啟動后，首先緩慢打開出水閥門，控制水泵的出水量緩慢增加，充分將管道內的空氣通過排氣閥排凈。停泵時，首先緩慢關閉水泵出水閥門，使水泵緩慢降低出水量，避免因閥門關閉過快或未關閉出水閥門停泵時產生停泵水錘。

6.改全壓啟動為軟啟動起車。異步電動機全壓啟動，水泵短時間達到額定轉速，在極短時間內流量的巨大變化引起供水管道的壓力沖擊。采用軟啟動，異步電動機從零轉速起車，水泵也從零轉速起車，隨電機的轉速緩慢增加，同時通過控制電機和水泵的轉速而達到所需的流量，保護供水管路的安全運行。

7.改停水開泵為并聯倒泵。在2006年對細鱗河泵站供水機組檢修時，首先將運行水泵停止運行，次其再開備用水泵，不但延長停水時間，而且在停泵或開泵時，由于關閉或打開水泵出水閥門速度過快而產生停泵水錘或開泵水錘。對此，首先將運行水泵降低一部分供水量，將備用機組啟動，利用流量計和壓力傳感器對供水量和管道壓力進行監視，協調兩臺水泵的供水量，再保持供水總量和供水壓力趨于平衡的情況下，增加備用泵供水量，同時減少需停泵的供水量，最后將備用泵增到原有供水量，另一臺泵降到不供水后停止運行。這種方式使供水管路產生極小的壓力波動，消除了產生水錘的危害，從2006年至今未發生一起因停泵或開泵而產生水錘的事故，是近年來細鱗河泵站一直使用的有效的操作規程，對供水管路安全運行是一種有效的保護措施。

三、結論

通過合理設置管道排裝置，采用適宜的方法降低供水管路的損壞故障，保護供水管路安全運行是一種有效解決途徑。