消防泵,消防水泵為什么會(huì)形成水錘，怎么解決水錘問(wèn)題

2020/01/13

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水錘的產(chǎn)生

在有壓管道中流動(dòng)的液體，由于某種原因流速發(fā)生突然變化，由于液體的慣性，引

起壓力急劇增高或降低的交替變化，即幾力波。這種現(xiàn)象稱為水錘。

(1)壓力波傳播速度

出水管內(nèi)傳播的壓力波的速度可由下式計(jì)算

水泵 水錘

式中a—一壓力波傳播速度，m/s;

Y——液體的密度，kg/m3;

K—液體體積彈性模量，水在常溫下為2. 03 X 109Pa;

E一管材的縱向彈性模量Pa;

D一出水管的內(nèi)徑，m;

t-一出水管管壁厚度，m;

C——出水管固定方式的系數(shù)，軸向自由的管C=1

若將常溫水的K和Y代人上式，可得在水常溫下的簡(jiǎn)化公式

水泵 水錘 

幾種管材的E值如下。

鑄鐵管108.9X 109 Pa;鋼管206 X 109 Pa;預(yù)應(yīng)力混凝土管39.2X 109 Pa;離心力鋼筋混凝土管19. 6X 109 Pa;聚氯乙烯管2. 9 X 109 Pa;石棉管25. 5 X 109 Pa;強(qiáng)化塑膠管11.3X 109~22.6 X 109 Pa

(2)水錘的發(fā)生過(guò)程

1)壓縮階段:閥門關(guān)閉，靠近閥門的液體流速突然變?yōu)?. 壓力p增加到p+△p.壓力增高以水錘波的形式從閥門向管道進(jìn)口側(cè)傳播，設(shè)水錘波傳播速度為a，傳到進(jìn)口的時(shí)間為:水泵 水錘，如圖6-46(a)所示。

2)恢復(fù)階段:增壓△p的液體向箱內(nèi)倒流，使壓力恢復(fù)到p，液體的壓縮被解除.這種減壓恢復(fù)也以水錘波的形式，從管道進(jìn)口傳播到閥門處.時(shí)間為:水泵 水錘 如圖6-46（b）所示  

3)膨脹階段:管道進(jìn)口處的液體，壓力增高雖然被解除，由于慣性仍然向水箱倒流首先在靠近閥門處形成一個(gè)減壓△P水錘波，向管道進(jìn)口方向傳播，最后整個(gè)管道

內(nèi)液體的壓力變?yōu)閜——△p，液體壓力降低，處于膨脹狀態(tài)，時(shí)間為: 如圖6-46 （c)所示。

4)恢復(fù)階段:   

恢復(fù)階段:靠近管道進(jìn)口的液體，在兩側(cè)壓差的作用下，向閥門側(cè)流動(dòng)，壓力也恢復(fù)到正常壓力P，時(shí)間為： 水泵 水錘
 

時(shí)間為  水泵 水錘如圖6——46 (d）所示。

（3)直接水錘和間接水錘及其正力增高 

1)直接水錘:閥門關(guān)閉時(shí)，水錘波從閥門處向水箱方向傳播，再以常壓恢復(fù)波的形式返回到閥門之前，閥門已近關(guān)閉，即關(guān)閉時(shí)間。 水泵 水錘 
 

水泵 水錘

圖6一46 水錘的發(fā)生過(guò)程

直接水錘的壓力增高

水泵 水錘

式中μ0一關(guān)閉閥門前，管道中流體的平均流速，m/s;

a——水錘波傳播速度，m/s

P——液體的密度，kg/m3。

2)間接水錘:如果閥門尚未完全關(guān)閉 水泵 水錘

間接水錘的壓力增高

水泵 水錘

式中Tr—水錘波往返一次的時(shí)間S

Ts—關(guān)閉閥門所用的時(shí)間,s

(4)儒可夫斯基計(jì)算壓力增高公式

水泵 水錘  

式中△H壓力上升值;

△μ-一流速變化;

△Q—流量變化。 

防止水錘發(fā)生的措施

(1)水錘防止裝置圖例說(shuō)明

水泵裝置中的水錘有壓力上升和壓力下降2類，根據(jù)出水管路的布置情況及發(fā)出壓

力變動(dòng)的位置等，以圖6--49中的管路布置為例，說(shuō)明防止水錘發(fā)生的措施。

水泵

圖6一49 泵裝置中防止水錘的各種措施圖例

（2)水錘防止裝置的構(gòu)成

1)飛輪。飛輪增加水泵轉(zhuǎn)子體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD2，從而防止水泵突然停機(jī)后轉(zhuǎn)速的急劇下降。這樣由出水池反射引起的壓力上升值也減小，并使壓力變動(dòng)幅度變小。采用飛輪是可靠性最高的防止水錘措施之一。有專用氣輪和兼作聯(lián)軸器的飛輪。

2)壓力波動(dòng)消除器。閥V;是在水泵出水側(cè)壓力異常上升時(shí)，將該壓力上升釋放到進(jìn)水側(cè)而設(shè)置的，或者在出水側(cè)壓力突然降低時(shí)，從進(jìn)水側(cè)補(bǔ)水。用于此用途的閥稱作壓力波動(dòng)消除器。

3)串聯(lián)逆止閥C2。是設(shè)在出水管中間的逆止閥，和逆止閥C1分擔(dān)水錘壓力口

4)壓力罐。內(nèi)部壓力與水泵所產(chǎn)生的壓力相等.所以設(shè)置壓力罐能夠使整個(gè)管路受益。壓力罐可以采用多種型式，其中如圖6-50(a)壓力罐既用于壓力上升也用于壓力下降。圖6-50(c)壓力罐和圖6-50 (b）壓力罐相似，只是多了一根回水管，以迅速吸收管內(nèi)的壓力波動(dòng)，其有優(yōu)良的穩(wěn)定性。壓力罐一般用于流量比較小和揚(yáng)程比較高，

在出水管末端附近要防止壓力下降場(chǎng)合等。但是對(duì)設(shè)置位置無(wú)限制的場(chǎng)合，應(yīng)盡可能建在發(fā)生壓力下降的位置附近，以減小壓力罐容量。

5)單向壓力罐(池)。圖6-50 (b)壓力罐專用于壓力下降，根據(jù)罐內(nèi)的空氣壓力，僅在發(fā)生壓力下降時(shí)，當(dāng)出水管路的壓力降低于單向調(diào)壓水罐的壓力時(shí)，設(shè)在連接管中間的逆止閥打開(kāi)進(jìn)行補(bǔ)水。

6)壓力吸收裝置。用于容量比較小的水泵設(shè)備。其中的一種型式如圖6-51所示，內(nèi)部采用雙層管、呈彈性波紋管形。壓力上升波紋管就會(huì)變形，容積增加具有吸收壓力變化的功能。

7)蓄能罐。雖然多用于較小的水泵設(shè)備，但若設(shè)置多個(gè)也能適應(yīng)中型水泵設(shè)備的需要。其型式一般在球形的中央用真空膜隔開(kāi)，上部往往充滿氯氣。當(dāng)出現(xiàn)水錘壓力增大時(shí)，內(nèi)部氯氣被壓縮，體積減小變成吸收壓力上升的構(gòu)造。在補(bǔ)給水量很小的場(chǎng)合不但可用蓄能罐替代壓力罐，而且這種蓄能罐除用作防止水錘外，還具有吸收出水管內(nèi)壓力

脈動(dòng)和噪音、振動(dòng)等效果，其形式如圖6 ——52所示。

水泵

圖6——50壓力罐形式

圖6-57壓力吸收裝置示例

8)普通調(diào)壓水箱(調(diào)壓塔)。如圖6-53所示，當(dāng)調(diào)壓水箱的橫斷面設(shè)計(jì)足夠大時(shí)，壓力波肯定能在設(shè)計(jì)位置被反射口所以在調(diào)壓水箱之后的出水管就不擔(dān)心發(fā)生水錘，有可能作為自流的流體處理。普通調(diào)壓水箱用于管內(nèi)壓力下降后需要大量補(bǔ)水的場(chǎng)合對(duì)容積小f工只有壓力要求的場(chǎng)合，可采用調(diào)壓塔，但一般情況下建設(shè)費(fèi)用往往很高。

水泵

圖6一52標(biāo)準(zhǔn)蓄能罐圖例  

圖6一53調(diào)壓水箱的形式 

   9)通氣管或空氣閥。在出水管路存在凸起點(diǎn)時(shí)，凸起點(diǎn)下游水流在突然停機(jī)后有時(shí)仍能繼續(xù)向前流動(dòng)。在這種情況下，在該位置設(shè)置通氣管或空氣閥.以便在出水管路壓力降低時(shí)補(bǔ)給空氣。

   空氣一旦進(jìn)人出水管內(nèi)，就有必要認(rèn)真進(jìn)行排氣。因此，作為防止水錘的措施，原則上采用補(bǔ)充空氣的方法僅限于必須的場(chǎng)合。防止壓力下降的基本對(duì)策最終仍以補(bǔ)水為主，這點(diǎn)極為重要。

   空氣管的粗細(xì)要控制最大風(fēng)速在48m/s以下，端部附有消音器以防產(chǎn)生吸氣噪音，此處還需要安裝保護(hù)套和金屬網(wǎng)等。另外，立式泵且為長(zhǎng)出水管突然停機(jī)，因?yàn)榻?jīng)常在水泵葉輪和逆止閥之間出現(xiàn)負(fù)壓，故突然停機(jī)時(shí)，必須?？康仄茐恼婵铡?/span>