壓力波動預止閥計算與分析

1、不設壓力波動預止閥的水錘計算

圖1為事故停泵時，布置空氣閥、泵后蝶閥兩階段關閉且不設壓力波動預止閥的水錘計算結果，圖中H0為壓力頭，H1為泵出口壓力頭，t為時間，ｎ為轉速；表1為該工況下系統極值統計，表中也為泵,出口額定壓力頭，Ｈmax，Hmin分別為系統最高、最低壓力頭，nbmax為水泵最大倒轉速。

圖1不設壓力波動預止閥事故停泵計算結果

表1不設壓力波動預止閥事故停泵極值統計

計算結果說明，不設壓力波動預止閥時，事故停泵會導致泵出口壓力迅速降低，而通過空氣閥的補氣作用，可使系統的最低壓力控制在汽化壓力以上，泵的最大倒轉速沒有超出額定轉速的1.2倍，但由水柱回流撞擊蝶閥引起的系統最高壓力頭超出了水泵出口額定壓力頭的1.5倍(211.89)可見，設置空氣閥以及蝶閥采取兩階段關閉規律后，可使輸水系統的最低壓力頭和泵的最大倒轉速控制在合理范圍內，但由蝶閥關閉引起的高壓水錘還需要采取降壓措施進行防護。

2、設置壓力波動預止閥的水錘計算

為了防護高壓水錘，在泵站出口位置安裝１臺壓力波動預止閥，其參數設置如下：閥門感應開啟壓力頭選為穩態壓力的0.5倍（70m）；由圖3b可知，不設壓力波動預止閥時，泵站出口第１個壓力波峰距事故停泵間隔大約30s，為了使第1個高壓波峰在閥門關閉之前向外界泄掉且減小因外泄過多導致負壓再次降低，低壓條件開啟時間暫設為20s，閥門維持開啟時間設為10s（30-20s）；閥門關閉時間不宜太短，初設為210s。水錘計算結果如圖2所示，系統極值統計如表２所示。

圖2設置壓力波動預止閥事故停泵計算結果

表2設置壓力波動預止閥事故停泵極值統計

計算結果說明，由水柱回流撞擊蝶閥引起的高壓水錘可通過提前開啟的壓力波動預止閥排放到外界，最終系統最高壓力由233.67m降為182.10m，從而使壓力控制在了水泵出口額定壓力的1.5倍范圍內，同時水泵的最大倒轉速由-626.20r/min上升到-41.40r/min，提高了水泵的運行穩定性。