先看水泵不装止回阀的后果:
水泵出水管道内的水流因开阀、关阀和停泵等突然变化引起管内流速的突然变化,由此而引起单位时间内动量的变化必然产生相应的惯性力,从而引起管道内压力的急升和突降的交替变化现象这种水流流速和压力随时间和位置而变化的现象,称为水锤(或称水击)
水錘分为启动水锤、关阀水锤和停泵水锤(由于突然停电等原因形成的)。前两种水锤在正常操作程序下不会引起危及机组安全的问题。後者形成的水锤压力值往往很大从而酿成事故。
因此研究水锤和计算水锤的目的是:
①拟定最高水锤压力对管道和机组造成破坏时的防护措施;
②拟定最低水锤压力在管道内引起不允许的负压,以及导致对管道破坏时的防护措施;
③防止机组逆转所产生的破坏现象
在沝泵系统中,泵的特性即作为管道起始一端的边界条件现在我们分析一下水泵出口止回阀不装止回阀,当事故停泵泵失去驱动力,泵絀口止回阀阀门无法及时关闭管道内水倒流时的水锤过程(或称水力过渡过程),如图所示:
水泵失去动力后水泵的转速急剧下降,泵和出水管道内的水流由于惯性而继续沿原有方向运动但其流速迅速减小,压力下降直至水流停止正向流动,流量为零在这一瞬间,水泵仍为正转水流为正流(由水泵向出水池方向的水流运动称为正流),称为水泵工况
在出水管内流量为零的瞬态静止水体,因受箌出水管系统静水头的作用出水管内产生了由出水管路系统向水泵流动的逆向水流,逆向水流对仍在正转的水泵叶轮起着制动的作用迫使机组转子的转速加速下降,直至转速为零在这一瞬间,由于正转的叶轮对逆流的抵阻泵出口止回阀压力逐渐升高。这一瞬间的水泵瞬态工况称为制动工况
随着逆向水流流量的增加,水泵的转速由零而开始逆转并迅速上升,同时转动着的叶轮对水流的离心力也隨着增大,对逆向水流起阻碍作用这种阻力随着叶轮逆转的加速而增大,使泵后压力迅速上升在某一时刻达到最大值,其相应的逆向轉速也达到最大造在阻力增大的同时,也抵阻了逆向水流流量的继续增加在达到某一最大值后,逐渐减小作用于叶轮的能量亦相应減小,使逆向转速逐渐下降直到在稳定的静水头作用下,水流作用于叶轮上的转矩与机组转动部分的阻力矩平衡机组以恒定的逆向流量与转速在无任何负载的情况下像水轮机那样工作,水锤压力随之消失这一瞬态工况称为水轮机工况。
同时泵后的压力变化将以水锤波的形式沿着出水管道向出水管路系统正射,再由出水管路系统反射回来在出水管道中形成复杂的水锤现象。所以为防止发生水锤,泵出口止回阀管路需加装止回阀可选用防水锤止回阀。