水锤预作用阀在蓬莱南水北调工程的应用

杨慧敏，常淑卿，鲁　阳

（山东省胶东调水工程蓬莱管理站，山东 蓬莱 265600）

水锤预作用阀在蓬莱南水北调工程的应用

杨慧敏，常淑卿，鲁阳

（山东省胶东调水工程蓬莱管理站，山东 蓬莱 265600）

【摘要】在长距离输水过程中，水锤防护是必不可少的。通过阐述水锤预作用阀的特点、工作原理及在南水北调蓬莱续建配套工程中的应用，证明了大型长距离调水工程做好水锤防护的重要性。

【关键词】水锤；预作用阀；长距离调水；南水北调

南水北调蓬莱市续建配套工程自胶东调水工程温石汤泵站取水，采取二级泵站加压，跨越村里集镇、大辛店镇、潮水镇等下属24个行政村，跨越距离14.27km，最终将黄河水、长江水调向蓬莱城区、开发区及西城临港工业区，科学的实现了全国水资源的均衡分配，达到南水北用、涝引旱需的可持续性发展战略。为保证长距离调水任务顺利完成，消除水锤现象，温石汤泵站院内新建的南水北调蓬莱市配套工程应急调水泵站主要采用了水锤预作用阀来消除水锤现象，充分解决和预防了长距离调水之中形成的压力交替升降的水力冲击的难点。

1　水锤预作用阀的应用

停泵水锤过程首先是压力下降，然后才是压力上升，且压力下降大，上升压力也大，因此能有效防止压力下降的措施就一定能有效地防止压力上升，但能有效地防止压力上升的措施不一定能有效防止压力下降，故在选择水锤消除设备上，经过多位专家及设计人员的反复计算、比较、讨论，最终南水北调蓬莱市续建配套工程温石汤应急泵站选择了在水泵出口处设置JD745X-16型多功能水泵控制阀和在出口旁通管处接入GA6600型水锤预作用阀来防止水锤现象的发生。安装示意图见图1所示。

图1GA6600水锤预作用阀安装示意图

1.1水锤预作用阀的选择

温石汤应急泵站的水锤防护措施原方案采用JD745X-16型多功能水泵控制阀，该阀是一种新型的自动控制阀门，具有闸阀、逆止阀、水锤消除器等三种阀门的功能。闸阀平时是处于关闭状态，水泵启动时闸阀慢慢打开，停机时，闸阀先快速闭合，到了一定程度再慢慢闭合。由于水泵在零流量时的轴功率最小，水泵的闭闸启动和闭闸停车，可以有效的防止开泵水锤和停泵水锤，同时，可以减少水泵启动时的电机负荷；逆止阀能防止突然断电时所造成的水流的流向改变，防止倒流，保护泵机组，但是逆止阀的突然关闭易产生水锤现象，严重的水锤瞬间高压会导致管道破裂，而此时多功能水泵的另一个功能——水锤消除器便能发挥其保护作用，有效地消除各类具有破坏性的高频率冲击波，起到安全运行、保护设备的目的。虽然多功能水泵控制阀具有上述多种功能，并且对水锤也起到一定的防护效果，但是经过对温石汤应急泵站输水系统的水力过渡过程的实际计算，多功能水泵控制阀在70%～30%关闭的过程中依然无法完全可靠的解决水锤问题，因此在出水干管处设置旁通管安装GA6600型水锤预作用阀进行保护。

1.2水锤预作用阀的特点

GA6600型水锤预作用阀由主阀、高压水力导阀、导管等零部件组成。具有水力自动控制、高压无条件开启泄除水锤等功能。它与压力传感器电路联系，能够自动感应管路中压力的变化，在突然升高或下降至设定值时，触动阀门自行打开，控制原理以电磁为主，水力为辅。主阀能快开缓闭，具有防止自身关阀水锤的功能，能可靠的保护水泵及管路，而且此设备主要运用电磁技术来控制，反应时间不大于0.5s，可以在瞬时变化中快速直接准确的对其进行调整，满足调水设备对水压的瞬时性和可变性的操控与监视。

1.3水锤预作用阀的工作原理

GA6600型水锤预作用阀主阀安装于泄水旁路，即与主管道并联安装。突然停泵时，一般会产生巨大的压力波动，在长距离输水系统中，这种压力波先是产生低压段，继而迅速出现高压段，低压控制导阀可感应到这种低压波降并自动开启，以使主阀迅速开启，待高压波返回，开启的主阀将其排向大气，当系统压力恢复到低压导阀的设定值之上时，导阀与主阀相继关闭，使压力稳定在高压与低压设定值之间；作为安全阀，水锤预作用阀还有防止系统超压功能，当系统压力超过高压控制导阀设定值时，主阀迅速开启降压，反应时间不大于0.5s，直到系统压力降到导阀设定值以下时，主阀才缓慢平稳关闭，避免水锤的发生，保证管线的安全。

2　应用效果

南水北调蓬莱市配套二期工程为温石汤泵站至邱山水库调水工程，总投资6900万元，在胶东调水工程温石汤泵站院内新建加压泵站1座，装机总量为3200kW，4台卧式单级双吸离心泵实行3用1备运行方式，设计扬程为100m，设计流量为1.53m3/s；配套管路14.27km。本次水锤预作用系统原设计位于管道桩号WQ0+000综合阀门井处，由于泵房土建设计优化，将本套设备移至泵房内部，同时取消综合阀门井，并增设排气井1座。

为保证烟台市城乡供水安全，保障烟台北部4市工业用水和农业生活用水，烟台市于2015年 5月12日从蓬莱市计划调引黄河水800万m3，蓬莱市应急调水计划正式拉开帷幕。

然而，在开机当天下午，由于调试准备工作不足，水锤预作用阀未开启，在3台机组同时运转时，因电流定值过小，造成跳闸现象，3台机组突然停电，致使管道中流量减少，压力降低，水流倒流，多功能水泵控制阀迅速关闭，倒流回的水在止回阀前形成极大的冲击压力，继而将出口阀门的橡胶垫圈冲出，水流自出口阀门处飞泻而下，导致泵房被淹，由于及时抢修，幸而未造成淹没电机的重大损害，但调水被迫中断半天，造成了一定的损失。

为吸取经验教训，在以后的调水运行中将安装在泵房旁通管处的水锤预作用阀打开，和多功能水泵控制阀配合使用，未再发生过类似水锤现象。2015年5月13日凌晨，1#水泵机组再次因过热闭锁突然自动停机，就有效避免了水锤现象发生。至2015年7月8日19:30分，800万m3的黄河客水全部到位，根据省调度中心指令，温石汤泵站3台机组需相继停机，每台停机时间间隔10min，19:50分，第三台机组停机后，管中压力骤然下降，水流倒流，多功能阀中的止回阀迅速关闭，压力又突然上升，超出了高压控制导阀的设定值，此时水锤预作用阀主阀立即开启，将此高压排向大气，在水流中产生压力波在主干管闸阀与装有水锤预作用系统的旁通管之间来回蹿动，经过3次压力波冲击之后，水流渐渐趋于平稳，水锤消弥于无形，全部过程在10s内完成，成功保护了管道和水泵机组，也使此次应急调水任务得到圆满完成。

3结语

胶东调水工程是山东省大型调水工程，是造福百姓的公益工程，是连贯的长距离输水工程，沿线全程涉及6个市、16个县（市），若一处发生水锤现象，全线都会被迫停机，故在泵站水锤防护的选择上，选用性能良好、实用有效的设备，对于胶东调水工程的顺利运行至关重要。结合上述分析及实例应用，水锤预作用阀能够有效的避免水锤现象，可靠灵活，灵敏度高，基本实现了免维护运行，节约运行成本、方便实用。

（责任编辑赵其芬）

【中图分类号】TV67

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2015）-10-0031-02

收稿日期：2015-06-10

作者简介：杨慧敏（1987—），女，工学学士