水擊壓力計(jì)算工具適用于從事相關(guān)專業(yè)的人員對(duì)水擊問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算,提供計(jì)算效率,非常方便快捷,它的原理是利用特征線法計(jì)算電站因水泵突然啟閉所引起的水擊問(wèn)題,算法本身便可保證穩(wěn)定性和收斂性,非常適用于管徑沿程不變的簡(jiǎn)單管道。
什么是水擊壓力
水擊壓力是由管道內(nèi)部流體流速的突變引起的流體對(duì)管壁的局部沖擊壓力。
水擊及其危害
水擊是壓力管道中一種重要的非恒定流。當(dāng)壓力管道中的流速因外界原因而發(fā)生急劇變化時(shí),引起液體內(nèi)部壓強(qiáng)迅速交替升降的現(xiàn)象,這種交替升降的壓強(qiáng)作用在管壁、閥門或其他管路元件上好像錘擊一樣,稱為水擊。
水擊引發(fā)的壓強(qiáng)的升高或降低,有時(shí)會(huì)達(dá)到很大的數(shù)值,處理不當(dāng)將導(dǎo)致管道系統(tǒng)發(fā)生強(qiáng)烈的震動(dòng),引起管道嚴(yán)重變形甚至爆裂。因此,在壓力管道引水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,必須進(jìn)行水擊壓力計(jì)算,并研究防止和削弱水擊作用的措施。
管道水擊計(jì)算
管道水擊計(jì)算時(shí),管道的計(jì)算長(zhǎng)度就是從閥門開始到上游離它最近的安全閥(調(diào)壓井)之間的距離,閥門的關(guān)閉時(shí)間按按照操作規(guī)程確定。
水擊類型判別
由計(jì)算管段長(zhǎng)度和水擊波速可計(jì)算出水擊波在管路中往返一次所需的時(shí)間,即水擊相時(shí);然后根據(jù)閥門關(guān)閉歷時(shí)與水擊相時(shí)確定水擊類型,即直接水擊或間接水擊。當(dāng)閥門關(guān)閉歷時(shí)等于或小于一個(gè)水擊相時(shí),瞬時(shí)關(guān)閉閥門所產(chǎn)生的水擊為直接水擊,否則為間接水擊。
將管道中正常計(jì)算的壓力水頭加上水擊產(chǎn)生的壓力水頭,就是管道中壓力水頭的最大值,是用來(lái)控制管道級(jí)別的重要數(shù)據(jù)。
水擊壓力防護(hù)措施
為確保管道安全運(yùn)行,除在設(shè)計(jì)中慎重考慮外,更應(yīng)加強(qiáng)管理,制定和遵守嚴(yán)格操作規(guī)程。水擊壓力計(jì)算公式表明:影響水擊壓力的主要因素有閥門起閉時(shí)間、管道長(zhǎng)度和管內(nèi)流速,因此,可針對(duì)以上因素在管道工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中采取以下措施來(lái)避免和減小水擊危害。
(1)操作運(yùn)行中應(yīng)緩慢啟閉閘門以延長(zhǎng)閘門啟閉時(shí)間,從而避免產(chǎn)生直接水擊并可降低間接水擊壓力。
(2)由于水擊壓力與管內(nèi)流速成正比,因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)控制管內(nèi)流速不超過(guò)最大流速限制范圍。但有時(shí)管道中的流量是一定的,管徑一般由動(dòng)能經(jīng)濟(jì)計(jì)算確定,減小流速意味著加大管徑。用減小流速的辦法降低水擊壓強(qiáng),往往是不經(jīng)濟(jì)的,一般并不采用。但在一定的條件下,例如適當(dāng)?shù)募哟蠊軓娇梢悦庠O(shè)調(diào)壓井時(shí),采用這一措施可能是合理的。
(3)由于水擊壓力與管道長(zhǎng)度成正比,因此在設(shè)計(jì)中可隔一定距離設(shè)置具有自由水面的調(diào)壓井或安裝安全閥和進(jìn)排氣閥,以縮短管道計(jì)算長(zhǎng)度并消減水擊壓力。減壓閥適用于引水管道較長(zhǎng)和不擔(dān)任調(diào)頻任務(wù)的中小型水電站是比較經(jīng)濟(jì)的。但由于減壓閥在電站機(jī)組增加負(fù)荷時(shí)不起作用,不能改善電站運(yùn)行的穩(wěn)定性,電站在變動(dòng)小負(fù)荷(機(jī)組額定出力15%以下)時(shí)減壓閥不動(dòng)作,因而惡化了機(jī)組的速動(dòng)性,這種一般采用調(diào)壓井減小水擊壓強(qiáng)。
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