科技信息2008年第26期
SCIENCE&TECHNO LO GY INFORMATION
1.引言
水锤是在突然停电或者在阀门关闭太快时，由于压力水流的惯性，产生水流冲击波，这一现象叫水锤效应。水锤效应的破坏力非常大，严重地会破坏阀门和水泵。在水利基础设施及超高层建筑建设中都要充分考虑这一因素。近年来，许多文献中对水锤效应的研究也做了许多深入地研究。 本文结合具体工程情况，并结合仿真技术对水锤效应进行有针对性地研究，以期对水锤效应进行深入地研究。 2.概述
目前，工业及民用建筑对水锤效应采取的防范措施主要有：消水锤罐、缓闭止回阀以及飞轮等方法。这其中，消水锤罐及缓闭止回阀的应用尤其广泛。尤其是高层民用建筑给水及消防水的应用上。本文主要通过飞轮及消水锤罐的对比分析上，进行研究。这两种方法各有优缺点，但是，飞轮的应用主要涉及到泵房的结构尺寸限制，对于泵房外场地比较充裕的地方多采用消水锤罐的方式。
本例是某污水处理厂对于水锤现象的仿真模拟计算。通过对整个系统的仿真，目的是能够正确选择泵站的防水锤措施(比如消水锤罐)，以降低水锤对机电设备、管网的破坏。本例仿真是基于最恶劣的情况下进行的，即最大数量的水泵在运行时出现失电现象。同时，其它原因引起的水锤影响忽略不计(如阀门快速关闭)，因为与突然失电情况相比，此影响要小得多。
研究的目标就是来确定在失电情况下的各个极端值。计算将验证以下各项:
n77
√排水管的最大/最小压力
√消水锤罐/飞轮的尺寸
√管道容许压力:
√最大压力10bar
√最小压力-0.1bar
首先，本文对于没有任何防水锤措施的情况(零态)进行计算分析，然后对初步方案措施进行分析，出优缺点，最后，对初步方案进行优化处理。
背景广播系统2.1零态研究(无任何防水锤措施)
图1管网系统图
系统图如上
假设条件如下:
1)泵的进水口连接一个闸阀(DN600)、止回阀(DN500)、闸阀(DN500)，止回阀为速闭阀，因此，当止回阀关闭时，只有较小的反向水流。
2)管道情况：外径为:1060mm
内径为:900m m
壁厚为:80mm
长度:3600m
摩擦系数
流速:141m/s
工作压力:10bar
红豆绒
3)排气阀：在管线上布置有若干排气阀。
计算结果：本计算给出失电后120秒中的计算结果。在0.1秒的时候失电，并在相对短的时间内停止供水。这种突然变化导致严重的水锤效应。压力降至大气压以下，甚至完全真空状态(当不考虑排气阀时)。
计算结果如图所示:
水松纸激光打孔机图2管线水头变化
图3水泵转速变化
2.2初步方案仿真
在初步方案中，在一个泵站拟采用飞轮(转动惯量为1500kg m2)，另一个泵站选用150m3消水锤罐进行防止水锤效应的方案。
假设条件:
与零态研究相比，增加下述假设条件，其它输入条件保持不变。
1)飞轮：在每台水泵上各安装一个转动惯量为1500kg m2的飞轮。
2)消水锤罐:
体积:150m3(气50m3，水100m3)
直径:4.2m
高度:11m
汽结构初始液位:8.25m
出口管径:DN500
结算结果：当失电发生时，由于飞轮惯性，水泵不会立即停止。计算结果周期为600秒。从图中可以看到，流量减少经历了很长时间。流量和压力的突变并没有出现，水锤效应也没有出现。从计算结果可以看出，初步方案防水锤措施是合适的。
总结如下:
真空管道磁悬浮列车
√在失电600秒后水泵仍然运转，然而，止回阀在失电75秒后关闭。
√最大压力不超过正常运行压力。
水锤效应模拟仿真及防护
于卫东沈鹤翔
(上海绿地集团中国上海200001)
【摘要】本文结合工程具体实例给出了一种对水锤现象的模拟仿真计算，并就常用的几种防水锤方法进行了计算对比。利用仿真技术，从防水锤效果及建设成本上对防水锤措施进行优化。
【关键词】水锤；计算机仿真；飞轮;
零态
○科教前沿○
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