閥門運(yùn)行時(shí)的水擊
日期：2024-11-09 09:49
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摘要：
閥門運(yùn)行時(shí)的水擊
當(dāng)閥門為改變流量而開大或關(guān)小時(shí)，流體液柱動(dòng)能的變化會(huì)造成管路中靜壓的瞬時(shí)變化。在液體中這種靜壓的瞬時(shí)變化常常隨之引起管路振動(dòng)，產(chǎn)生像錘擊聲音，因而得名為水擊。這種壓力的瞬時(shí)變化不是沿著整個(gè)管路同時(shí)立即發(fā)生的，而是從變化的起始點(diǎn)逐漸擴(kuò)散開的。例如，當(dāng)在管路一端的閥門快速關(guān)閉時(shí)，只有閥門部位的液體分子能立即感受到閥門的關(guān)閉。然后液體分子中積聚的動(dòng)能壓縮液體分子并使相鄰的管壁脹大，其部分的液柱仍以原來(lái)的速度流動(dòng)一直到液柱平靜為止。
當(dāng)閥門為改變流量而開大或關(guān)小時(shí)，流體液柱動(dòng)能的變化會(huì)造成管路中靜壓的瞬時(shí)變化。在液體中這種靜壓的瞬時(shí)變化常常隨之引起管路振動(dòng)，產(chǎn)生像錘擊聲音，因而得名為水擊。這種壓力的瞬時(shí)變化不是沿著整個(gè)管路同時(shí)立即發(fā)生的，而是從變化的起始點(diǎn)逐漸擴(kuò)散開的。例如，當(dāng)在管路一端的閥門快速關(guān)閉時(shí)，只有閥門部位的液體分子能立即感受到閥門的關(guān)閉。然后液體分子中積聚的動(dòng)能壓縮液體分子并使相鄰的管壁脹大，其部分的液柱仍以原來(lái)的速度流動(dòng)一直到液柱平靜為止。
在使用D／e之比為35的鋼管和水介質(zhì)時(shí)，壓力波速度約為l200m／s（約4000ft／s）。當(dāng)瞬時(shí)速度變化為lm／s時(shí)，靜壓的增量為l．2MPa；如果是英制lft／s時(shí)，約為501bf／in 2。
如果閥門關(guān)閉時(shí)間大于2L／a，返回的壓力波抵消了一部分流出的壓力波，*大的壓力上升就減小，這種速度的關(guān)閉稱為慢速關(guān)閉。
如果是由于泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)而引起的沖擊壓力，那么在計(jì)算該沖擊壓力時(shí)，必須把泵的性能參數(shù)和電流切斷后泵速度的變化量考慮進(jìn)去。
當(dāng)閥門不是快速關(guān)閉，但其關(guān)閉時(shí)間是在壓力波往返一次所需的時(shí)間2L／a之內(nèi)時(shí)（L為管路的長(zhǎng)度），**次返回的壓力波不能抵消緊接著流出的壓力波，這時(shí)的壓力升值類似閥門快速關(guān)閉時(shí)的壓力升值，這種速度的關(guān)閉叫快速關(guān)閉。
數(shù)**算只能計(jì)算出簡(jiǎn)單情況的沖擊壓力值。較復(fù)雜的水擊問(wèn)題過(guò)去是使用壓頭速度曲線的圖解方法來(lái)解決。由于這一問(wèn)題變得更為復(fù)雜，圖解就更麻煩，而且又很難保證精度。但是利用計(jì)算機(jī)就可較方便地解決這個(gè)復(fù)雜問(wèn)題，而且精度很高。
壓縮區(qū)向管路進(jìn)口端擴(kuò)張的速度是均勻的，并且等于管路內(nèi)液體的聲速。當(dāng)壓縮區(qū)到達(dá)進(jìn)口管路末端時(shí)，所有液體就處于靜止?fàn)顟B(tài)，但壓力高于正常的靜壓。這個(gè)壓差在這時(shí)產(chǎn)生了一個(gè)向相反方向的液流，從而解除了靜壓的升高和管壁的脹大。當(dāng)這一壓降波到達(dá)閥門時(shí)，整個(gè)液柱又重新處于正常靜壓之下，但液柱繼續(xù)向進(jìn)口管末端流動(dòng)，從而從閥門處開始產(chǎn)生了一個(gè)低于正常壓力的壓力波。當(dāng)這個(gè)壓力波往返一周后，就恢復(fù)了正常的壓力和起始的液體流動(dòng)方向。這種往返一直要重復(fù)到由于摩擦和其他原因使液體動(dòng)能耗盡為止。
更慢地關(guān)閉閥門可以避免由關(guān)閉閥門所造成的過(guò)的沖擊壓力。為了達(dá)到*高的閥門關(guān)閉速度，同時(shí)又不致造成過(guò)分的沖擊壓力，就必須使閥門關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生均勻的流速變化率。在泵設(shè)施中，止回閥關(guān)閉時(shí)的沖擊壓力不像關(guān)斷閥關(guān)閉時(shí)的沖擊壓力那樣容易控制。止回閥是靠流動(dòng)介質(zhì)來(lái)操作，關(guān)閉速度要由閥門結(jié)構(gòu)和滯止液柱的減速特性來(lái)決定。如果介質(zhì)向前的流速為零時(shí)閥門仍是部分開啟，則回流的流束會(huì)將閥門使勁關(guān)上。由于回流造成的閥門突然關(guān)閉就產(chǎn)生了一個(gè)沖擊壓力，這個(gè)沖擊壓力就加在由正向流束的減速早已產(chǎn)生的沖擊壓力上。泵停止后，在液柱開始停滯之前，壓力波必須傳遞到折回點(diǎn)，然后根據(jù)這一點(diǎn)的壓力和液位來(lái)確定介質(zhì)停滯的速度。因此，當(dāng)止回閥與折回點(diǎn)間的距離較長(zhǎng)，而折回點(diǎn)上的液位和壓力較低時(shí)，該系統(tǒng)就可使用關(guān)閉較慢的止回閥。相反，如果止回閥與折回點(diǎn)問(wèn)的距離較短，折回點(diǎn)壓力較高，回流幾乎是立即產(chǎn)生，則需要使用關(guān)閉速度極快的止回閥。在安裝有多只泵的系統(tǒng)中，當(dāng)有一只泵突然失效，就會(huì)產(chǎn)生立即回流的情況。
