供水管路安全运行措施探讨

2012-08-15鹤岗诚基水电热力有限责任公司孙学文高洪斌

河南科技 2012年18期

鹤岗诚基水电热力有限责任公司孙学文高洪斌

鹤岗市地处小兴安岭边缘，市区的主要水源是细鳞河水库。细鳞河水库距离市区35 km，需二级加压送水，一级泵站供水压力1.0 Mpa，供水管路穿越林区，地形复杂，管线长，在长距离输水工作中，压力波动和水锤对供水管路危害较大，极易产生爆管事故，造成严重的影响和经济损失。

一、影响供水管路安全运行的原因及危害

1.停泵水锤。水锤是在压力管道中，由于流速的剧烈变化而引起一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象。停泵水锤指水泵机组因失电或其他原因造成开阀停车时，在水泵及管路中水流速度发生递变而引起的压力递变现象。

（1）停泵水锤产生的原因。由于电力系统或电气设备突然发生故障，致使电力供应中断。人为的误操作致使电力供应中断。雷电引起的突然断电。水泵机组发生机械故障，水泵突然停止运转。阀门关闭太快。

（2）水锤造成的危害。引起管道压力升高，达到正常工作压力的几倍，引起管道强烈振动，造成管道爆管。引起水泵反转，甚至破坏设备和阀门。如，1996年，细鳞河泵站因水锤而造成DN1000 的供水阀门破裂事故，造成人身伤害事故。

2.管道存气。

（1）管道存气的原因。管道停水检修时，泄水造成管道存气。突然停泵，水锤消除器泄水，导致管道内存气。大用户流量调节过快，管道局部出现负压，从排气阀或管道不严处进气。溶在水中的气体得以释放。在水泵的吸水管和叶轮处，因负压造成进气和大量气体释放。

（2）管道存气的危害。供水管道含气较多，极易发生断流弥合水锤，这是一种极大的水力现象，会直接或间接造成爆管爆管。管道存气增加阻力，管道运行压力增大，能耗增加。管道存气会造成压力不稳、管道控制失稳、安全防护措施失效。长期的压力震荡造成管道接口及管材疲劳，大大降低使用年限。

二、供水管路安全运行的防护措施

1.合理设置排气阀。排气阀的作用是排除管道中存有的空气，保证供水管路压力平稳，运行安全，一般将排气阀设置在供水管路的某段区域最高处。但由于长距离输水工作中，受地形影响大，管道中存在空气排放不净的现象。因此，要将排气阀设在供水管道的某段区域最高处，在有弯头身处也应设置排气阀，对排除弯头翻身处局部空气具有很大的作用，可大大降低管道中存有的空气，消除供水管路的断流弥合水锤。

2.分阶段缓慢打开管道阀门。局部供水管停水检修后，或大用户用水量瞬间增大时，导致局部道进入大量空气。若此时打开阀门注水过快，排气阀排气不及时，会有大量的空气被吸进有水的管道中，空气柱在突然降压会膨胀，形成气推水，水推气，造成管道压力不稳，使管道中出现压力震荡，极易造成别处的管道接口损坏，甚至爆管。因此，在向存有大量空气的管道灌水时，首先缓慢小幅度打开阀门，待水充满管道后，再分阶段打开阀门，这样使排气阀能充分排出管道中的空气，避免管道中出现压力震荡，导致次生灾害事故的发生。

3.合理控制水池水位。水泵的吸水方式分为自吸式取水和自灌式取水两种方式。对于采用自吸式取水的水泵，合理控制吸水高度，既保证有足够的安全水位，又保证水泵有足够的允许吸上真空高度，避免开泵时在吸水管和叶轮处，因负压造成进气和大量气体释放。

4.设置水锤消除器消除停泵水锤。产生停泵水锤时，因水泵前侧微阻缓闭止回阀的阀板有0～60 s 的缓闭时间，水锤会通过水泵进入水池，造成水泵反转而导致轴套螺母退扣，严重的会损坏供水设备。为消除水锤的危害，在止回阀前侧安装水锤消除器，产生停泵水锤时，先通过水锤消除器泄水，消减水锤的破坏力，保护供水设备和管道。

5.合理控制水泵出水阀门的开度。因突然停泵，水锤消除器泄水后，供水管路会存有一定的空气，在水泵启动后，首先缓慢打开出水阀门，控制水泵的出水量缓慢增加，充分将管道内的空气通过排气阀排净。停泵时，首先缓慢关闭水泵出水阀门，使水泵缓慢降低出水量，避免因阀门关闭过快或未关闭出水阀门停泵时产生停泵水锤。

6.改全压启动为软启动起车。异步电动机全压启动，水泵短时间达到额定转速，在极短时间内流量的巨大变化引起供水管道的压力冲击。采用软启动，异步电动机从零转速起车，水泵也从零转速起车，随电机的转速缓慢增加，同时通过控制电机和水泵的转速而达到所需的流量，保护供水管路的安全运行。

7.改停水开泵为并联倒泵。在2006年对细鳞河泵站供水机组检修时，首先将运行水泵停止运行，次其再开备用水泵，不但延长停水时间，而且在停泵或开泵时，由于关闭或打开水泵出水阀门速度过快而产生停泵水锤或开泵水锤。对此，首先将运行水泵降低一部分供水量，将备用机组启动，利用流量计和压力传感器对供水量和管道压力进行监视，协调两台水泵的供水量，再保持供水总量和供水压力趋于平衡的情况下，增加备用泵供水量，同时减少需停泵的供水量，最后将备用泵增到原有供水量，另一台泵降到不供水后停止运行。这种方式使供水管路产生极小的压力波动，消除了产生水锤的危害，从2006年至今未发生一起因停泵或开泵而产生水锤的事故，是近年来细鳞河泵站一直使用的有效的操作规程，对供水管路安全运行是一种有效的保护措施。