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断流弥合水锤形成

2022/07/16201 作者:佚名
导读:按照波动现象,水锤可以分为水柱连续的水锤现象(无水柱分离)和伴有水柱分离的水锤现象(断流空腔再弥合水锤现象) 。所谓伴有水锤分离的水锤现象,是有压管流出现大空腔时的一种水锤现象。当水锤波在有压管流中传播时,水体质点做周期性的疏密变化,使水体中的质点群时而受拉,时而受压。由于水体承拉能力极差,概括讲,当它承受不住这种拉力时,水柱就会断裂而彼此分离开(特别在含有杂质、小气泡的水体中或在管线纵坡面上作折

按照波动现象,水锤可以分为水柱连续的水锤现象(无水柱分离)和伴有水柱分离的水锤现象(断流空腔再弥合水锤现象) 。所谓伴有水锤分离的水锤现象,是有压管流出现大空腔时的一种水锤现象。当水锤波在有压管流中传播时,水体质点做周期性的疏密变化,使水体中的质点群时而受拉,时而受压。由于水体承拉能力极差,概括讲,当它承受不住这种拉力时,水柱就会断裂而彼此分离开(特别在含有杂质、小气泡的水体中或在管线纵坡面上作折线变化较大的诸固定点处,如“驼峰”、“膝部”和小丘顶端等),产生一些大空腔或“空管段”,使水流的连续性遭到破坏从而造成水柱分离现象;在密封非常完好的管段中,大空腔或空管段内呈现很高程度的真空。当空管段消失(空腔溃灭)即两股水柱重新弥合时,空腔内的水蒸气迅速凝结,于是两股水柱互相猛烈碰撞,因而造成升压很高的“断流空腔再弥合水锤”(简称断流弥合水锤“)。它是水泵供水系统中最具有危害性的一种水锤撞击波动。

近年来我国分布在地形复杂、地势起伏较大的地区的长输管线工程逐年增多,这种情况在我国西北、西南地区尤为突出,此类工程管线长、地形起伏大,在泵站启停、机组调速、各中间站的流程切换或分输站的启停、事故工况停机以及调节阀动作失灵、误关闭等操作过程中,极易产生水锤增压波和减压波以较大的速度向上下游传播,产生液柱分离和弥合水锤现象,造成危害很大的断流空腔弥合水锤危害,影响管道的安全常运行。

水锤波中的减压波向下游传递,使管线沿线压力降低,当压力下降到一定值后,输送液体中的溶解气体会逸出形成小气泡,当管内压力进一步降低到液体饱和蒸气压且持续时间足够长时,管内液体就会汽化产生蒸气,蒸气与己形成的气泡相结合,形成较大的气囊在管内上升,气囊随着液体流动,气囊会聚集在管道高程处,占据很大一段管道,甚至会把连续液柱隔破坏了液体的连续性,可能阻断整个管道流通截面形成断流空腔从而导致液柱分离,这个过程中的低压容易造成管道失稳变形。

水锤波中的增压波向上游传递,使管道沿线压力增大,使分离开的两液柱重新弥合即空腔溃灭时,将产生具有直接水锤特征的断流弥合水锤,当管道发生断流弥合水锤时,水锤波以高速沿管道传播,水锤波波峰过后,由于流动状态的不平衡,还会产生充装压力,水锤增压和充装压力叠加在管道剩余压力上,当叠加后的液体压力超过管道的最大允许工作压力,就有可能造成管道强度破坏,特别是那些稳定运行时动水压力接近于管道临界承受压力的位置(如山管道的低洋地段等),更容易引起管道超压,造成强度破坏。

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