水錘預作用閥在蓬萊南水北調工程的應用

楊慧敏，常淑卿，魯　陽

（山東省膠東調水工程蓬萊管理站，山東 蓬萊 265600）

水錘預作用閥在蓬萊南水北調工程的應用

楊慧敏，常淑卿，魯陽

（山東省膠東調水工程蓬萊管理站，山東 蓬萊 265600）

【摘要】在長距離輸水過程中，水錘防護是必不可少的。通過闡述水錘預作用閥的特點、工作原理及在南水北調蓬萊續建配套工程中的應用，證明了大型長距離調水工程做好水錘防護的重要性。

【關鍵詞】水錘；預作用閥；長距離調水；南水北調

南水北調蓬萊市續建配套工程自膠東調水工程溫石湯泵站取水，采取二級泵站加壓，跨越村里集鎮、大辛店鎮、潮水鎮等下屬24個行政村，跨越距離14.27km，最終將黃河水、長江水調向蓬萊城區、開發區及西城臨港工業區，科學的實現了全國水資源的均衡分配，達到南水北用、澇引旱需的可持續性發展戰略。為保證長距離調水任務順利完成，消除水錘現象，溫石湯泵站院內新建的南水北調蓬萊市配套工程應急調水泵站主要采用了水錘預作用閥來消除水錘現象，充分解決和預防了長距離調水之中形成的壓力交替升降的水力沖擊的難點。

1　水錘預作用閥的應用

停泵水錘過程首先是壓力下降，然后才是壓力上升，且壓力下降大，上升壓力也大，因此能有效防止壓力下降的措施就一定能有效地防止壓力上升，但能有效地防止壓力上升的措施不一定能有效防止壓力下降，故在選擇水錘消除設備上，經過多位專家及設計人員的反復計算、比較、討論，最終南水北調蓬萊市續建配套工程溫石湯應急泵站選擇了在水泵出口處設置JD745X-16型多功能水泵控制閥和在出口旁通管處接入GA6600型水錘預作用閥來防止水錘現象的發生。安裝示意圖見圖1所示。

圖1GA6600水錘預作用閥安裝示意圖

1.1水錘預作用閥的選擇

溫石湯應急泵站的水錘防護措施原方案采用JD745X-16型多功能水泵控制閥，該閥是一種新型的自動控制閥門，具有閘閥、逆止閥、水錘消除器等三種閥門的功能。閘閥平時是處于關閉狀態，水泵啟動時閘閥慢慢打開，停機時，閘閥先快速閉合，到了一定程度再慢慢閉合。由于水泵在零流量時的軸功率最小，水泵的閉閘啟動和閉閘停車，可以有效的防止開泵水錘和停泵水錘，同時，可以減少水泵啟動時的電機負荷；逆止閥能防止突然斷電時所造成的水流的流向改變，防止倒流，保護泵機組，但是逆止閥的突然關閉易產生水錘現象，嚴重的水錘瞬間高壓會導致管道破裂，而此時多功能水泵的另一個功能——水錘消除器便能發揮其保護作用，有效地消除各類具有破壞性的高頻率沖擊波，起到安全運行、保護設備的目的。雖然多功能水泵控制閥具有上述多種功能，并且對水錘也起到一定的防護效果，但是經過對溫石湯應急泵站輸水系統的水力過渡過程的實際計算，多功能水泵控制閥在70%～30%關閉的過程中依然無法完全可靠的解決水錘問題，因此在出水干管處設置旁通管安裝GA6600型水錘預作用閥進行保護。

1.2水錘預作用閥的特點

GA6600型水錘預作用閥由主閥、高壓水力導閥、導管等零部件組成。具有水力自動控制、高壓無條件開啟泄除水錘等功能。它與壓力傳感器電路聯系，能夠自動感應管路中壓力的變化，在突然升高或下降至設定值時，觸動閥門自行打開，控制原理以電磁為主，水力為輔。主閥能快開緩閉，具有防止自身關閥水錘的功能，能可靠的保護水泵及管路，而且此設備主要運用電磁技術來控制，反應時間不大于0.5s，可以在瞬時變化中快速直接準確的對其進行調整，滿足調水設備對水壓的瞬時性和可變性的操控與監視。

1.3水錘預作用閥的工作原理

GA6600型水錘預作用閥主閥安裝于泄水旁路，即與主管道并聯安裝。突然停泵時，一般會產生巨大的壓力波動，在長距離輸水系統中，這種壓力波先是產生低壓段，繼而迅速出現高壓段，低壓控制導閥可感應到這種低壓波降并自動開啟，以使主閥迅速開啟，待高壓波返回，開啟的主閥將其排向大氣，當系統壓力恢復到低壓導閥的設定值之上時，導閥與主閥相繼關閉，使壓力穩定在高壓與低壓設定值之間；作為安全閥，水錘預作用閥還有防止系統超壓功能，當系統壓力超過高壓控制導閥設定值時，主閥迅速開啟降壓，反應時間不大于0.5s，直到系統壓力降到導閥設定值以下時，主閥才緩慢平穩關閉，避免水錘的發生，保證管線的安全。

2　應用效果

南水北調蓬萊市配套二期工程為溫石湯泵站至邱山水庫調水工程，總投資6900萬元，在膠東調水工程溫石湯泵站院內新建加壓泵站1座，裝機總量為3200kW，4臺臥式單級雙吸離心泵實行3用1備運行方式，設計揚程為100m，設計流量為1.53m3/s；配套管路14.27km。本次水錘預作用系統原設計位于管道樁號WQ0+000綜合閥門井處，由于泵房土建設計優化，將本套設備移至泵房內部，同時取消綜合閥門井，并增設排氣井1座。

為保證煙臺市城鄉供水安全，保障煙臺北部4市工業用水和農業生活用水，煙臺市于2015年 5月12日從蓬萊市計劃調引黃河水800萬m3，蓬萊市應急調水計劃正式拉開帷幕。

然而，在開機當天下午，由于調試準備工作不足，水錘預作用閥未開啟，在3臺機組同時運轉時，因電流定值過小，造成跳閘現象，3臺機組突然停電，致使管道中流量減少，壓力降低，水流倒流，多功能水泵控制閥迅速關閉，倒流回的水在止回閥前形成極大的沖擊壓力，繼而將出口閥門的橡膠墊圈沖出，水流自出口閥門處飛瀉而下，導致泵房被淹，由于及時搶修，幸而未造成淹沒電機的重大損害，但調水被迫中斷半天，造成了一定的損失。

為吸取經驗教訓，在以后的調水運行中將安裝在泵房旁通管處的水錘預作用閥打開，和多功能水泵控制閥配合使用，未再發生過類似水錘現象。2015年5月13日凌晨，1#水泵機組再次因過熱閉鎖突然自動停機，就有效避免了水錘現象發生。至2015年7月8日19:30分，800萬m3的黃河客水全部到位，根據省調度中心指令，溫石湯泵站3臺機組需相繼停機，每臺停機時間間隔10min，19:50分，第三臺機組停機后，管中壓力驟然下降，水流倒流，多功能閥中的止回閥迅速關閉，壓力又突然上升，超出了高壓控制導閥的設定值，此時水錘預作用閥主閥立即開啟，將此高壓排向大氣，在水流中產生壓力波在主干管閘閥與裝有水錘預作用系統的旁通管之間來回躥動，經過3次壓力波沖擊之后，水流漸漸趨于平穩，水錘消彌于無形，全部過程在10s內完成，成功保護了管道和水泵機組，也使此次應急調水任務得到圓滿完成。

3結語

膠東調水工程是山東省大型調水工程，是造福百姓的公益工程，是連貫的長距離輸水工程，沿線全程涉及6個市、16個縣（市），若一處發生水錘現象，全線都會被迫停機，故在泵站水錘防護的選擇上，選用性能良好、實用有效的設備，對于膠東調水工程的順利運行至關重要。結合上述分析及實例應用，水錘預作用閥能夠有效的避免水錘現象，可靠靈活，靈敏度高，基本實現了免維護運行，節約運行成本、方便實用。

（責任編輯趙其芬）

【中圖分類號】TV67

【文獻標識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-10-0031-02

收稿日期：2015-06-10

作者簡介：楊慧敏（1987—），女，工學學士