科技信息O科教視野OSCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2007年第32期火電廠循環(huán)水系統(tǒng)的水錘危害及水錘防護(hù)措施梁興'郭威2(1.南昌工程學(xué)院江西南昌330099;2.河 南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河南南陽473000){摘要]火電廠循環(huán)水系統(tǒng)的在發(fā)生突然事故停乘,將引發(fā)水錘現(xiàn)象,對系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生極大的破壞,本文通過分析水錘發(fā)生時(shí)的水動(dòng)力特性,得出有效的水錘防護(hù)措施:采用合理的閥門關(guān)閉規(guī)律等。[關(guān)鍵詞]電廠;防護(hù);水錘Water Hammer Analysts of Clrculating Water System in Thermal Power Plant and Oerating ProtectionLiang xing Guo Wei[Abstract]The power failure may result water hanmer,which have eritical inluence on the safe operation of circulating water sytem in themalpower plantIn this paperit analyses the water dynamic characters ,it fingers that an vesel can eficiently protet the pipeline avoiding damage causedby water hammer.[key words]thernal power plant; protection; water hammer0.前言取長度為8x的水體控制體來研究管遭中非恒定流的運(yùn)動(dòng)方程，-般火電廠循環(huán)水系統(tǒng)由循環(huán)水泵、閥門、輸水管逍、凝汽器和冷在這里我們假定運(yùn) 動(dòng)為-元流動(dòng)。作用在控制體上的力主要有:作用卻塔等組成。該系統(tǒng)中的閥門功能不一.輸水管道布置復(fù)雜.且有局部在橫截面上的表面正壓力PA和PA+ alPA)8x、側(cè)面的切應(yīng)力To以及“凸點(diǎn)”存在,同時(shí)系統(tǒng)流量大,揚(yáng)程低.管遒內(nèi)水流動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜多變,因此,循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行對全廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。大量重力分量 γyA8xsin。根據(jù)動(dòng)量定律:作用在控制體上的力的總和應(yīng)當(dāng)?shù)鹊氖鹿收{(diào)查表明，,水錘現(xiàn)象是破壞循環(huán)水系統(tǒng)管道并使其不能正常運(yùn)于水體質(zhì)量乘以加速度,即行的主要原因之一。科學(xué)的分析循環(huán)水系統(tǒng)中水錘的發(fā)生與發(fā)展,并pA-{pA+ OOPA 8x} rorDB8x+yAsin08x=pA$V 8x(3預(yù)測它可能產(chǎn)生的破壞作用,及時(shí)采取合理的防護(hù)措施和完善的運(yùn)行假設(shè)切應(yīng)力To與恒定流相同,根據(jù)Darey-Weisbach公式有規(guī)程,避免或者減少，水錘所帶來的損失,對保證循環(huán)水系統(tǒng)安全運(yùn)行，式中:f一管道沿程阻力系數(shù)。提高全廠的經(jīng)濟(jì)效益.制定科學(xué)的運(yùn)行規(guī)程都用重要的意義。對循環(huán)水系統(tǒng).可用以任意基準(zhǔn)面算起的水力坡度線高度(水頭)1.水錘的危害在電廠循環(huán)水系統(tǒng)中,泵的開啟.突然的事故停泵以及閥門的開、H來代替該點(diǎn)的壓力p,以此上式也可以寫成:閉等,都會(huì)引起不同程度的水錘現(xiàn)象。一般,突然的事故停泵引發(fā)的水盟+Y8V+1 a+fV⊥_=0(4錘具有最大的破壞性。突然的事故停泵,將使循環(huán)水系統(tǒng)失去驅(qū)動(dòng)力，2.3連續(xù)性方程在泵的出水口產(chǎn)生負(fù)壓波向整個(gè)系統(tǒng)擴(kuò)散,波后的水體已經(jīng)停止或者對所取的控制體.根據(jù)質(zhì)量守恒定律,有如下的連續(xù)性方程:在重力作用下發(fā)生倒流.波前的水體在慣性作用下繼續(xù)前進(jìn),這相當(dāng)2(pA) + d(0AV)_0(5于水體受到拉力的作用.在管道的局部“凸點(diǎn)",水體可能在拉力(低壓)下汽化導(dǎo)致水柱分離,當(dāng)這種水柱分離重新彌合時(shí),它所產(chǎn)生的撞對上式展開,并用水頭來代替該點(diǎn)的壓力,整理可得更實(shí)用的連擊水錘將引發(fā)異常的壓力升高,對循環(huán)水系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的破壞作用。續(xù)性方程:2.循環(huán)水系統(tǒng)水錘的理論分析叫+v+ 0+Vsin0=0(62.1水錘波傳播速度的計(jì)算俄國學(xué)者儒可夫斯基1898年提出了水錘理論中的經(jīng)典公式:根據(jù)上面的運(yùn)動(dòng)方程和連續(xù)性方程.就可分析循環(huán)水系統(tǒng)發(fā)生水OH=*sAY(1)鍾時(shí)的流動(dòng)情況以及管道內(nèi)壓力變化情況。循環(huán)水系統(tǒng)的流速-般為1-3m/e，則可根據(jù)公式(1)求出簡單的關(guān)閥水錘壓力最大增加值為式中:OH一壓力最大開高值;a- -水錘 波傳播速度;OV_1Mpa,因此,水錘對系統(tǒng)的安全性存在更大的或脅。流速的變化量:g-重 力加速度。3.循環(huán)水系統(tǒng)水錘防護(hù)措施上式表示了閥門突然關(guān)閉或開啟時(shí)水壓與流速變化的關(guān)系式。公水錘現(xiàn)象及其危害,是在特定的條件下產(chǎn)生的,因此,在具體選擇式左邊取負(fù)好,表示水壓隨流速的減小面升高公式左邊取正號，表示水鍾防護(hù)措施之前，宏觀的了解并 拿握"可能產(chǎn)生水錘危害的技術(shù)條水壓隨流速的增加而降低。當(dāng)OV取值為管道穩(wěn)態(tài)的流速值時(shí),利用件" ,以及判斷該水錘的嚴(yán)重程度,是十分重要的。下表為日本學(xué)者提上式可以計(jì)算管路中水錘的最大壓力升高值。當(dāng)然在此之前首先應(yīng)該出 的可能產(chǎn)生水錘危害的技術(shù)條件的一份資料， 他們認(rèn)為,凡是與下確定水錘波波速a的值。薄壁的金屬圓管,水錘波波速的計(jì)算公式如表所列各技術(shù) 條件中的任何一項(xiàng)均不符合的情況下,可以不進(jìn)行水錘下危害的分析"。表1可能產(chǎn)生水錘危害的技術(shù)條件總揚(yáng)程靜揚(yáng)程I 輸水管線長度輸水管中流連關(guān)閥歷時(shí)式中:K-水的體積彈性模數(shù):ρ- 水的密度;D- 管道內(nèi) 在 30m以上在20m以上大于500m 大于2-25m/s T小于 30%徑;E一管道楊氏彈性模量;e- 管壁的厚度。對200MW機(jī)組,若它所采用的循環(huán)水系統(tǒng).管道直徑D=750mm,由表1,可知對電廠循環(huán)水系統(tǒng),必須進(jìn)行水錘分析,采用合理的.其材料的楊氏彈性模量E=2.07x10"N/m',管道壁厚e=6.35mm,水的體水錘防護(hù)措施。 在電廠循環(huán)水系統(tǒng)中,水泵的出口一般都設(shè)置由緩閉積彈性模敷K=2.2x10N/mm',在水溫為30%C時(shí)，水的密度為p=止回 閥和用止回閥。工程實(shí)踐表995.7kg/m2 ,則該系統(tǒng)的水錘波傳播速度為:明,循環(huán)中國煤化工殿發(fā)生在樓代器出2.2x10 /95.7=989.8m/s口，而凝H<口與凝汽器水平距離和高差、CN M H單機(jī)容盤的不同，循環(huán)1+- 22x10 10.75水系統(tǒng)的流速也由一些差異,同時(shí)凝汽器到冷卻塔之間的距離和高度2.07x10 x0.00635差也不一樣,但是它們都為固定值，因此,可行的手段(下轉(zhuǎn)第118頁)2.2運(yùn)動(dòng)方程71科技信息O建筑與工程OSCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2007年第32期表3鋼絞線編號分L(m)θ(nad)KX+μe e (KX+μ0) Pq(KN)Pr(KN)Pp(KN)OL(mm)]總伸長量()ab9.4370.0141555 0.985944195.3192.55 .193.936.47N113614011344640.0487826.952388192.55183.38188.229.0633.24xd1.68400.002526 0.99747718292 .183.151.090.0125475| 0.987531192.86194.085.7412be11.3450.11344640.045379 0.95635184.30 _188.5875733.25.0600.00759184.3018291183.613.296.7190.0100785 0.989972193.34194.324.62N38.3780.1047200.0387470.961994186.93190.635.65ed9.6480.014472 0.985632184.24185.596.33山bo0.005907 099414194.15194.732.71e6.2830.03560450.965022187.36190.764.232.964.5440.0218160.978420183.32185.349.式計(jì)算出伸長量，均采用計(jì)算-半鋼絞線的伸長值然后乘以二的方5.結(jié)柬語法,見表3:理論伸長值計(jì)算中，鋼絞線N4.NS、N6采取的是兩端張拉.所以4.張拉時(shí)鋼絞線實(shí)際伸長量的測方法在進(jìn)行伸長量計(jì)算時(shí)是計(jì)算-半鋼絞線的伸長值然后乘以二的方法;鋼絞線實(shí)際伸長量的測量方法有多種多樣,目前使用較多的是直橫隔梁鋼絞線 NI .N2是單端張拉則要進(jìn)行全長計(jì)算;面對于非對稱接酬量張拉端千斤頂活塞伸出量的方法.筆者認(rèn)為這樣的測量方法存結(jié)構(gòu) .在計(jì)算鋼絞線的伸長值時(shí),計(jì)算原則是從兩側(cè)向中間分段計(jì)算，在一定的誤差,這是因?yàn)楣ぞ咤e(cuò)端夾片張拉前經(jīng)張拉操作人員用鋼管至跨中某 -點(diǎn)時(shí)鋼絞線的受力基本相等即可，面不是簡單的分中計(jì)蔽緊后,在張拉到10%ok時(shí)因鋼絞線受力,夾片會(huì)向內(nèi)滑動(dòng),張拉到算20%ok時(shí),夾片又會(huì)繼續(xù)向內(nèi)滑動(dòng),這樣通過測量千斤頂?shù)纳扉L量而鋼絞線的分段原則是將整根鋼絞線根據(jù)設(shè)計(jì)線形分成曲線連續(xù)得到的10%~-20%ok的伸長量比鋼絞線的實(shí)際伸長值長1-2mm,若以段及 直線連續(xù)段.而不能將直線段及曲線段分在同- -段內(nèi)。10%-20%ok的伸長量作為0%-10%ok的伸長量，那么在0%-20%ok預(yù)應(yīng)力筋的伸長量計(jì)算方法有多種,常用的平均力法及簡化計(jì)算法的張拉控制段內(nèi).鋼絞線的伸長量就有2-3mm的誤差。在很多工程施工中也能夠滿足精度要求,通過測量千斤頂活塞伸出量再進(jìn)從20%ok張拉到100%ok時(shí)，鋼絞線的夾片又有2-3mm的滑行換算的方法也可以用 于實(shí)際施工中,這里僅是將現(xiàn)行規(guī)范中精確計(jì)算法動(dòng),按最小值滑動(dòng)量計(jì)算單端鋼絞線的伸長量就有3- 4mm的誤差,兩 及施工中誤差較小的-種測量方法作了簡單的介紹,希望能起到拋磚引玉側(cè)同時(shí)張拉時(shí)共計(jì)有約6-8m的誤差(誤差值的大小取決于工具錯(cuò)的作用。由于水平有限,不足之處,尚請批評指正?？浦档脑试S的偏差值。因此用測量千斤活塞的方法-般測出來的值都是[參考文獻(xiàn)]偏大的。因此,對于鋼束實(shí)際伸長值的測量建議采用量測鋼絞線絕對[1]公路施工手冊-橋酒(下冊),交通部第 -公路總公司北京:人民交通出版社,伸長值的方法.而不使用鹽測千斤頂活塞伸出量的方法,后者測得的202122伸長值須考慮工具錨處鋼柬回縮及夾片精移等影響.尤其是在鋼絞線[2]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):公路橋犧施工技術(shù)規(guī)范(TI041 200北京:人較長必須進(jìn)行分級張拉時(shí)，更為繁瑣，若直接通過測量千頂話塞的伸民交通:出200.19.39.9出量,則誤差累計(jì)更大。推存的測量方法如圖二所示.使用一個(gè)標(biāo)尺固作者簡介:霍紅星,男,出生于1976年7月15日,1995年畢亞于河南省交定在鋼絞線上.不論經(jīng)過幾個(gè)行程，均以此來量測分級鋼絞線的長度,通學(xué)校。工作經(jīng)歷:95年7月拳加工作19892002.12分制在:云南省中鐵十累計(jì)的結(jié)果就是初應(yīng)力與終應(yīng)力之間的實(shí)測伸長值。五局二公司瑞章公路項(xiàng)目部、禪撒公路項(xiàng)目部任試驗(yàn)寶主任:2003.2- -2004.3在河南濟(jì)源市公路工程公司任試驗(yàn)宣主任:2004.4至今在濟(jì)源市濟(jì)晉高公路公司任工程部部長。[責(zé)任編輯:時(shí)明巧]團(tuán)2(上接第71頁)時(shí)調(diào)整水泵出口電動(dòng)蝶閥的關(guān)閉規(guī)律,來臧小凝汽器脅到整個(gè)電廠 的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此,對循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)，出口的負(fù)壓,具體的調(diào)整方法可以通過計(jì)算比較獲得。要充分考慮到水鍾的破壞作用.采取合理的措施減小水錘的危害。和國內(nèi)的一 些學(xué)者認(rèn)為，隨者凝汽器到冷卻塔之間管長的增長,凝:汽器出口的負(fù)壓也隨著增大,而提高冷卻塔出水口的高度，則可以減小凝汽器出口的負(fù)壓,甚至消除負(fù)壓。對電廠循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者來[1]金誰等著停聚水k錘及其防護(hù).中國建筑工業(yè)出版204.00 -302.說，在保證循環(huán)水系統(tǒng)正常工作的情況下,應(yīng)減小凝汽器到冷卻塔之[2]剪]間的管長和高差。中國煤化工:中國水利水電出版社1994.結(jié)論對電廠的循環(huán)水系統(tǒng)來說,無論是正常的流量調(diào)節(jié)還是突然的事開究方向:流體機(jī)械。0HCN M H G城與動(dòng)力工程系教師,確士。故停泵都有會(huì)引起流量的變化,進(jìn)而導(dǎo)致水錘的發(fā)生。如果壓力的交替變化是異常急驟的，則可能對整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)產(chǎn)生極大的破壞,威[責(zé)任編輯:韓銘]- 118.