[科普中國(guó)]-管道水力瞬變

由于管道中液體流量變化引起的壓力增減現(xiàn)象，即管道非恒定流(unsteady flow in pipe)。習(xí)慣上也稱為水擊、水錘(water hammer)。

概念由于管道中液體流量變化引起的壓力增減現(xiàn)象，即管道非恒定流(unsteady flow in pipe)。習(xí)慣上也稱為水擊、水錘(water hammer)。1

主要原因引起管道水力瞬變的主要原因是：

閥門發(fā)生偶然的或是預(yù)定的變化;

泵或水輪機(jī)的啟動(dòng)和停止;

水輪機(jī)輸出功率的變化;

上游水庫(kù)或水池水位的改變;

水庫(kù)上的波浪;

水輪機(jī)調(diào)速器的振蕩;

泵或水輪機(jī)中葉輪或?qū)~的振動(dòng);

可變形的一些附件(如閘門)的振動(dòng);

旋渦引起的引水管或水輪機(jī)尾水管的不穩(wěn)定。

伴隨現(xiàn)象水電工程中的管道水力瞬變問題，主要有水輪機(jī)突甩負(fù)荷和水泵事故斷電(又稱為動(dòng)力丟失)，調(diào)壓室系統(tǒng)的涌浪波動(dòng)，管道系統(tǒng)的水力振蕩。

在水力瞬變過程中可發(fā)生下述現(xiàn)象：

管道水壓急劇上升;

水壓急劇下降到蒸汽壓力而導(dǎo)致液體汽化和液柱分離，并在液柱重新聚合時(shí)產(chǎn)生巨大的沖擊壓力;

管道水力共振;

水輪機(jī)機(jī)組轉(zhuǎn)速上升超過允許值，或水泵反向飛逸轉(zhuǎn)速超過允許值。這些現(xiàn)象可導(dǎo)致管壁破裂、水輪機(jī)和泵部件損壞，造成災(zāi)難性事故，應(yīng)在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中盡量避免。

分析方法分析水力瞬變問題時(shí)，須考慮管道邊界條件，如水庫(kù)、管道分叉、閥門、調(diào)壓室(包括氣墊式)、水泵或水輪機(jī)特性(一般由模型轉(zhuǎn)輪試驗(yàn)特性曲線確定)、機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(GD2)以及調(diào)速器特性等的影響。

控制方法控制水力瞬變的常用方法是：

合理選擇控制閥門，包括水輪機(jī)導(dǎo)葉和水泵逆止閥的啟閉規(guī)律;

在水電站管道上設(shè)置普通調(diào)壓室或氣墊式調(diào)壓室;

在泵站管道上設(shè)置單向調(diào)壓室和蓄能器(空氣罐);

采用減壓閥;

設(shè)置空氣閥或真空破壞閥防止液體汽化;

增大管徑;

增大機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等。

這些方法可以單獨(dú)使用，也可以同時(shí)采用幾種方法，需通過多種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

曹慧慧 - 副教授 - 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)