长距离输水管道水锤防护方法研究

王东方，潘超

（1.山东省调水工程运行维护中心龙口管理站，山东 龙口265700；2.山东省龙口市水务局，山东 龙口265700）

1 引言

作为一类具有综合性特点明显的工程，长距离输水工程在实践中取得了良好的成效。在这类工程实践过程中，会因水流速的变化，使得其管道系统性能可靠性受到潜在威胁，产生了水锤压力，加上断面大及环境条件复杂等因素的影响，从而加大了长距离输水工程施工难度，影响着输水管道的使用功能。同时，当其应用过程中发生了送水泵工作异常及其他事故时，则会受到水锤的不利影响。在此期间，若防水锤措施选用不当，应用中缺乏适用性，则会损坏泵，给长距离输水工程建设及应用埋下质量及安全隐患。除此之外，在设置长距离输水管线的过程中，由于与之相关的特征点与紧邻着供水压力线，则会因供水中断现象的出现，受到水锤的较大影响，导致水泵处于不安全的应用状态，影响着工程建设效果。

2 泵站水锤的危害

在细化长距离输水工程研究内容的过程中，为了实现对泵站的科学应用，则需要对水锤的危害有所了解。具体包括：

1）当泵站机组、阀门及其他组成部分应用中发生变化时，会对流过管道内的水流速度造成不同程度的影响，进而产生了冲量，压力也会发生相应的变化，加大了水锤病害发生的概率，对水泵及管道的工作性能、应用质量等产生了潜在威胁，会引发它们的应用问题。

2）随着水流压力的变化，泵站受到水锤的危害程度也会加深。在此期间，若发生了瞬间停电事故，则此时的水锤会产生较大的数值，间接地加大了泵站运行风险，会造成一定的经济损失。因此，需要根据实际情况及长距离输水管道科学应用要求，找出切实有效的防护措施并加以使用，实现对水锤病害的科学应对，避免泵站处于不安全的运行状态【1】。

3 重要性

长距离输水管道运行过程中，受到材料质量缺陷、复杂地质条件等因素的影响，导致压力管道应用风险有所加大。在此期间，当出现水锤现象时，会使管道内的流速发生较大变化，威胁着压力管道的工作性能，加大了其结构失稳问题发生的概率，会给其产生破坏作用，导致管道应用质量缺乏保障。同时，阀门的关闭时间、水锤现象出现中的压力大小等，都与压力管道受到的破坏影响有关。由于这些方面的变量具有随机性特点，使得压力管道面临的风险较多。在具体的分析及处理中，需要借助信息技术与随机分析方法的应用优势，对水锤压力与管道系统之间的关系加以分析，了解这种作用力的分布情况，为具体的处理工作高效完成提供参考依据。现阶段这些方面的研究工作开展中对阀门的初始开度及关闭过程中所花费时间等所产生的影响有所忽略。

4 优化措施分析

4.1 防止压力降低的措施

1）根据现场情况及长距离输水管道的自身特性，在施工方案及行业技术规范的指导下，完成好调压塔的设置工作，并通过对流经管道中的水流所产生压力变化的充分考虑，为这方面设置工作高效完成提供参考信息，避免输水管道应用质量、作用效果等受到不利影响。同时，作业人员应给予水锤压力所产生的危害更多考虑，分别在产生负压及驼峰处的管线设置单向与双向调压塔，从而达到水锤压力降低的目的【2】。

2）设置注气微排阀。根据长距离输水工程科学建设要求及管道应用状况等，在降低压力的过程中，应选择好性能可靠的注气微排阀并加以使用，促使水泵启动时管网内的空气能够及时排出，满足其安全使用要求，实现对气阀的科学应用。同时，需要在专业资料的支持下，确定好排气孔直径，充分发挥注气微排阀的应用优势，为管道安全运行提供专业保障。当水泵停止工作时，管道内会形成负压，在注气微排阀的作用下会吸气，防止发生爆炸事故。除此之外，应重视防水锤的合理设置，在性能可靠的构件支持下，完成好管道应用中的内部排气工作，从而降低水锤压力，避免输水管道长期应用中受到较大的撞击影响。实践中也需要技术人员对注气微排阀功能特性及利用价值等有更多的了解，促使其在保障水泵及管道运行安全方面发挥出应有的作用，满足长距离输水管道工程建设事业长效发展要求。

4.2 做好技术性能比较，合理选择输水管材

输水管道可采用预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管、钢管、夹砂玻璃钢管、预应力钢筋混凝土管以及塑料管等非金属管材。管材的选择应考虑下列因素，并经技术经济分析比较后确定：（1）输水管道的重要程度；（2）管道根数和长度；（3）运行方式，有无调节设施；（4）输水管道管径；（5）正常工作压力和非稳定流极限压力；（6）外部荷载大小；（7）供货、运输、工期、安装条件等；（8）管道沿线地质条件，地形起伏程度；（9）管材机械、水力等特性。

输水管道所用管材应满足下列要求：（1）应符合现行国家标准GB/T 17219—1998《生活饮用水输配水设备及防护材料安全性评价标准》的规定；（2）有足够的强度，可以承受各种工况下的内外荷载；（3）水密性好，压力试验渗漏量符合要求；（4）管内壁光滑，水阻小；（5）接口连接可靠、施工方便；（6）综合造价合理，耐腐蚀和使用年限长。

4.3 防止升压过高的措施

1）采用多功能水力控制阀。多功能水泵控制阀消除水锤的效果好，它将速闭、缓闭和吸纳3种消除水锤的方式结合在一起。停泵时主阀板在正向水流逐渐降为零之前迅速关闭——这就是速闭过程，减少大量返流水的产生，由于主阀板上有泄流孔，允许一小部分水流通过主阀板返回，从而有效防止水泵过度倒转；停泵时在主阀板的前后形成压力差，出口端的压力高于进口端的压力，出口端的压力水通过旁通管进到控制室的上腔，推动膜片压板的阀杆、缓闭阀板一起向下移动，缓慢地将主阀板上的泄流孔关闭——这就是缓闭过程。

压力水推动膜片压板向下移动的过程中，膜片控制室上腔的容积在不断增加，可以吸纳一部分返流水——这就是吸纳过程。无论水泵是正常停机还是事故停机时，水泵控制阀在水泵停机3s内快速关闭约90%开度，剩余10%的开度在120s内（可调节）缓慢关闭，使消除水锤的效果达到最佳状态。

2）重视超压泄压阀使用。为了避免影响长距离输水管道应用效果，获取准确性良好的水锤过渡方面的计算结果，满足系统安全运行要求，则需要加深对超压泄压阀使用的重视程度【3】。

5 结语

综上所述，通过对不同内容的深入探讨，有利于增加长距离输水管道水锤防护工作开展中的技术含量及优势，为其使用寿命延长及高效运行等提供专业支持，确保输水状况良好性。同时，应提高对水锤危害性的正确认识，借助计算机网络及信息技术的应用优势，增加高扬程长管道水力计算中的技术含量，满足水锤危害高效处理要求，丰富防护工作开展中的技术内涵。因此，未来在提升长距离输水工程建设事业、优化输水管道工作性能的过程中，应加强对防护措施合理选用及防护工作高效开展的重视程度，从而促使泵站及管道运行更具安全性。