先看水泵不裝止回閥的後果:
水泵出水管道内的水流因開(kāi)閥、關閥和停泵等突然變化,引起管内流速的突然變化,由此而引起單位時間内動量的變化,必然産生(shēng)相應的慣性力,從而引起管道内壓力的急升和突降的交替變化現象。這種水流流速和壓力随時間和位置而變化的現象,稱爲水錘(或稱水擊)。
泵站水錘有啓動水錘、關閥水錘和停泵水錘(由于突然停電等原因形成的)。前兩種水錘在正常操作程序下(xià),不會引起危及機組安全的問題。後者形成的水錘壓力值往往很大(dà),從而釀成事故。
因此,研究水錘和計算水錘的目的是:
①拟定最高水錘壓力對管道和機組造成破壞時的防護措施;
②拟定最低水錘壓力在管道内引起不允許的負壓,以及導緻對管道破壞時的防護措施;
③防止機組逆轉所産生(shēng)的破壞現象。
在抽水裝置系統中(zhōng),泵的特性即作爲管道起始一(yī)端的邊界條件,現在我(wǒ)們分(fēn)析一(yī)下(xià)水泵出口不裝止回閥,管道出口也不設拍門,當事故停泵,泵失去(qù)驅動力,泵出水側閘閥無法及時關閉,管道内水倒流時的水錘過程(或稱水力過渡過程),如圖所示
1.水泵工(gōng)況
水泵失去(qù)動力後,水泵的轉速急劇下(xià)降,泵和出水管道内的水流由于慣性而繼續沿原有方向運動,但其流速迅速減小(xiǎo),壓力下(xià)降,直至水流停止正向流動,流量爲零。在這一(yī)瞬間,水泵仍爲正轉,水流爲正流(由水泵向出水池方向的水流運動稱爲正流),稱爲水泵工(gōng)況。
2.制動工(gōng)況
在出水管内流量爲零的瞬态靜止水體(tǐ),因受到出水池靜水頭的作用,出水管内産生(shēng)了由出水池向水泵流動的逆向水流,逆向水流對仍在正轉的水泵葉輪起着制動的作用,迫使機組轉子的轉速加速下(xià)降,直至轉速爲零。在這一(yī)瞬間,由于正轉的葉輪對逆流的抵阻,泵出口壓力逐漸升高。這一(yī)瞬間的水泵瞬态工(gōng)況稱爲制動工(gōng)況。
3.水輪機工(gōng)況
随着逆向水流流量的增加,水泵的轉速由零而開(kāi)始逆轉,并迅速上升,同時,轉動着的葉輪對水流的離(lí)心力也随着增大(dà),對逆向水流起阻礙作用。這種阻力随着葉輪逆轉的加速而增大(dà),使泵後壓力迅速上升,在某一(yī)時刻達到最大(dà)值,其相應的逆向轉速也達到最大(dà)造。在阻力增大(dà)的同時,也抵阻了逆向水流流量的繼續增加,在達到某一(yī)最大(dà)值後,逐漸減小(xiǎo)。作用于葉輪的能量亦相應減小(xiǎo),使逆向轉速逐漸下(xià)降,直到在穩定的靜水頭作用下(xià),水流作用于葉輪上的轉矩與機組轉動部分(fēn)的阻力矩平衡,機組以恒定的逆向流量與轉速在無任何負載的情況下(xià)像水輪機那樣工(gōng)作,水錘壓力随之消失。這一(yī)瞬态工(gōng)況稱爲水輪機工(gōng)況。
以上爲水泵不裝止回閥的後果。同時,泵後的壓力變化将以水錘波的形式沿着出水管道向出水池正射,再由出水池反射回來,在出水管道中(zhōng)形成複雜(zá)的水錘現象,防水錘現象的止回閥産品可以選用防水錘止回閥。