箱式双向调压塔原理和在水锤防护中应用

1、箱式双向调压塔原理和在水锤防护中应用摘要：在长距离输水工程中，最常见而又最突出的 问题就是长距离输水管线的水锤防护问题，而新式水锤防护 设备一一箱式双向调压塔对长距离输水中水锤防护起到了 有效积极的作用。本文结合实际工程阐述了该装置的原理及 工程实际应用。关键词：长距离；平坦管道；箱式双向调压塔；水锤防 护一、水锤的定义、分类及危害1、水锤的定义及分类在压力管路中因流速剧烈变化引起动量转换，从而在管 路中产生一系列急骤的压力交替变化的水力撞击现象，称为 水锤现象。这时，液体（水）显示出它的惯性和可压缩性。 水锤也称水击，或称流体（水力）瞬变（暂态）过程，它是 流体的一种非恒定（非稳定）流动，即

2、液体运动中所有空间 点处的一切运动要素（流速、加速度、动水压强、切应力与 密度等）不仅随空间位置而变，而且随时间而变。从不同的角度划分，水锤可分为四种：1）按关阀历时ts与水锤相u的关系，分为直接水锤 和间接水锤两种；2）按水锤成因的外部条件，分为启动水锤、关阀水锤 和停泵水锤三种。按水锤水力特性，分为刚性水柱（锤）理 论和弹性水柱（锤）理论两种；3）按水锤波动的现象，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）。2、水锤的危害水锤成灾的实例是多种多样的。例如，水电站水轮机甩 负荷时，为限制转速上升而关闭水轮导叶，这时压力水管内 的压力上升；如果关闭导

3、叶时，操作失误，则水锤成灾，国 外就曾发生过由于水锤危害致使整个水电站被冲毁。泵站中 发生水锤事故的现象，是较为普遍的，其中以地形复杂、高 差起伏较大的我国西北、西南地区，尤为突出。个别的还因 泵站水锤事故，造成冲坏铁路路基、损坏设备、伤及操作人 员造成人身伤亡等次生灾害，人们还特别将泵站水锤的危害 列为泵站三害（即水锤、泥砂、噪声）之首。二、长距离输水管线中水锤防护的研究意义在长距离输水工程水锤防护研究中，输水管线上所用到 的水力设备的研究是不可忽视的。理论和大量的工程实践证 明，双向调压塔在所有水锤防护装置中是最有效、最可靠的。 然而，双向调压塔在工程应用中存在一个致命缺陷，即其高 度必须

4、大于其设置处管道的最高水压线，常可达几十米甚至 数百米。由杨玉思教授研制开发出的箱式双向调压塔不仅克 服了普通调压塔体积大，冬天难以维护，耗费资源的缺点， 而且从工程实践的防护效果来看，箱式调压塔具有良好的水 锤防护性能。较平坦输水管线水力瞬变有独特的特点。对较 平坦大流量大管径的输水管线水锤防护的研究有助于以后 类似工程的防护设计。三、箱式双向调压塔的原理箱式双向调压塔之所以能把双向调压塔的高度降低，而 功能保持不变，关键采用了上下活塞面积不等，从而达到增 压的原理。活塞在整个过程中受力始终是平衡的，而活塞的 上部面积s上大于下部面积st,因此箱式双向调压塔内部 的压强ht小于管道压强hp。这样活塞上部所受压力ft与 活塞下部来自管道压力fp决定箱式调压塔的动作状态，活 塞上下面积的比值越大，箱式调压塔的内部水深越小，即箱 式调压塔的有效高度降低，从而降低了箱式调压塔的整