高扬程抽水泵站出水管道剧烈震动的原因及对策

　　(2)当震动发生时机组运行无变化发生,各仪表、流量正常,机组运行无异常震动发生,而震动部位在管道末端远离机组(震动部位距机组约300 m),靠近机组的管道无震动,且机组到管道震动部位中间,加有4道大型混凝土镇墩固定,因此机组运行传递引起震动可能性不大。
　　(3)通过多年观察发现,流量大的机组相对更容易发生震动,但南乌牛二级站单台机组实际最大流量实测为4.8 m3/s。按5 m3/s计算,管道流速为2.5 m/s,符合国家规范的2~3 m/s安全规定,但从实际观察,流量对震动有基础性影响。
　　(4)在检查管道附件时发现,4台管道真空破坏阀经30多年运行,密封石棉板破损,阀杆锈死,真空破坏阀一直处于打开状态,且阀口在运行中以接近震动的频率不断吸入空气(运行中阀口在打开状态没有压力水漏水现象)。
　　综合上述现场调查,经实践排查和理论分析,管道局部微量弯曲、机组运行震动传递、流量等因素均不可能是引起顶部管道剧震的根本原因,震动应是由管道顶部间断真空流形成后续水锤造成[1-2]。
　　3对策
　　间断真空流形成水锤分析:南乌牛二级站的压力管道末端出水为n型结构,真空破坏阀安装于最顶部。正常情况下真空破坏阀处于关闭状态,在停机时,因管道内水流倒流,会在管道顶部产生真空虹吸,此时真空破坏阀在外界大气压力下打开,破坏管道内真空度,防止水流从出水口虹吸倒流。在实际运行中,当流量为5 m3/s时,水流以2.5 m/s速度沿管道向末端流动,在末端因n型管道有向下2 m的垂直段,此时水流在地球重力的作用下会产生加速,经计算出口流速为2.9 m/s。因出口流速的突然加快,会在管道顶部形成真空,从而对n型前端竖直管道靠近顶部的后续水流体产生虹吸加速效应,使流速瞬间大于2.5 m/s。如果真空破坏阀不进气,则这种真空虹吸加速效应连续产生,形成扬程降低,流量微弱加大,不会引起其他问题。但实际中因真空阀处于打开状态,进气造成顶部真空瞬间破坏,此时靠近n型顶部的后续水流体因虹吸加速效应突然消失,造成流速迅速下降,而n型管道前端稍远的水流体在水泵压力的作用下仍然以2.5 m/s的速度前进,两者在靠近顶部处发生碰撞,形成水锤,真空不断地产生破坏,致使靠近n型顶部的前端管道内产生形成连续水锤,最终造成顶部管道剧烈震动[3-4]。
　　2009年底,渭南市东雷抽黄灌溉工程管理局组织技术人员对4台真空阀进行维修,使其在运行中不再进气或只有微量进气。目前,经6个月以上的灌溉运行,4条管道震动情况基本消失,从而保证了机组的安全生产运行和灌区人民抗旱需水要求。
　　4参考文献
　　[1] 张维聚.东雷抽黄工程南乌牛二级站水泵磨蚀失效情况调研[J].水利水电工程,1989(2):27-29,21.
　　[2] 王春华.怎样检修、维护好农用水泵[J].现代农业装备,2009(2):68-69.
　　[3] 吴建华,董普侠,李爱云,等.东雷二级泵站水锤防护措施研究[J].科学之友:B版,2008(10):5-6.
　　[4] 孟宪锋,王瑞慧,卢书红.输水管道工程水锤现象分析及防护设计[J].21世纪建筑材料,2010(2):67-72.