在发生不受控制的紧急情况(例如,水泵或涡轮断电或负荷拒绝)之前,必须已有可靠的喘振保护系统。控制水锤的最常见策略可分为三类,如下表所示。
表 14-6:喘振保护方法比较
方法 |
系统改进方法 |
流量补充方法 |
水击泄放方法 |
喘振控制措施/影响 |
- 重新调整管道路线
- 重新切割或改进剖面
- 增加管道尺寸
- 减少流量
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- 各种喘振控制阀,包括 SRV、CAV 和 SAV
- 爆破盘
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可靠性 |
+ + + + + |
+ + + |
+ |
成本 |
- - - |
- |
+ + + |
运行和维护 |
+ + + + + |
+ + + |
+ |
复杂度 |
+ + + |
+ + |
+ |
灵活性 |
- - - |
+ |
+ + + |
· 图例:+ 正作用,- 负作用
注释: 仔细的操作程序和维护程序十分重要,可以保护水系统免受设备故障造成的水锤损坏。
这三种方法在所需的土木工程和管道工程、物理外观、水力特性、长期可靠性、操作复杂度和灵活性以及施工、操作和维护成本方面存在显著差异。
然而,这些措施有一个共同的基础,所有这三种措施都试图通过降低流量变化率来保护系统免受水锤的影响,从而最大限度降低瞬变的影响。每种方法都会修改不同的控制参数,如以下章节所述。
表 14-7:水力瞬态的控制参数
A) 管道系统特性 |
(i) 静态变量
- 管道长度 (L)
- 管道尺寸 (D)
- 管道剖面
- 静扬程 (H0)
- 管道表面粗糙度(C 或 f)
- 压力波速 (a)
- 管道流量 (Q) 或流速 (V)
- 节点压力 (P) 或水头 (H)
- 管网连接性(循环、分支、封闭端)
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B) 水泵电机特性(涡轮特性类似) |
- 功率 (Pw)
- 转速 (N) 或转矩 (M)
- 水泵总动态水头 (TDH0)
- 泵送容量 (Q0)
- 转动惯量 (WR2)
- 所需净正吸入水头 (NPSHr)
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C) 阀门特性 |
- 类型(止回阀、水击预防阀、真空断路器、空气释放 ....)
- 封闭特性(蝶阀、针阀...)
- 操作程序(打开时间、关闭时间、工作曲线....)
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D) 调压井特性 |
- 直径 (DS) 或表面面积 (As)
- 几何形状和变化
- 顶部(溢流)和底部(排水)高程
- 孔口大小和差动比
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E) 空气室特性 |
- 直径 (Da) 和长度 (La)
- 孔口大小和差动比
- 方向(垂直或水平)
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F) 瞬变特性 |
- 上升水头 (Hup)
- 下降水头 ( Hdown)
- 流量 (Q) 和方向
- 管路中的蒸汽或空气体积
- 发生最大瞬变的时间
- 阻尼率
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