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摘要：介绍长距离输水管道的水锤分析过程，设置合适的空气阀，从而确保管线安全运行。
关键词：长距离 断流弥合水锤 注气微排阀 复合式空气阀 水塔 深井
1. 前言
某工程需要把两口深井内的井水通过深井泵提升，DN200的球墨铸铁管输送至3.2Km外的高地水塔。深井底部与水塔水面的高差为82.5米，管道水头损失为19米。深井泵参数为：Q=45m3/H，H=118m，N=22Kw，两台，没备用。
由于管道工作压力较高，距离较长，为确保管道输水安全，需对输水管网进行水锤分析。
加压段输水工程水锤分析主要是针对新建管线上两台正常运行的深井泵突然事故断电停泵的最不利工况进行水锤分析，判断加压输水系统是否会在最不利的工况下发生超压或产生负压。同时，通过水锤模拟计算，分析加压输水系统管路系统在不同工况下的受力情况，从而优化管路的管架设计，防止输水系统出现破坏性的水锤危害。
2. 模型建立
水锤分析软件：Kypipe公司的Pipe2010：surge水锤分析软件模拟水流变化计算分析水锤。采用专业水锤分析软件KYPIPE2010-Surge 建立加压输水系统模型。
3. 稳态工况下的加压段输水管线稳态水力坡度线
4. 瞬态水锤分析
4.1 泵后止回阀拒动时，两台运行水泵事故断电跳车的工况
通过对最不利情况两台运行水泵同时事故断电的最不利工况的瞬态水锤分析可知：当输水系统没有任何水锤防护措施，止回阀拒动时，水泵出口止回阀的最大水锤压力为107.1m，升压比1.62倍，虽然泵站及沿线管道的只有较轻的水锤升压，但是全线管道发生了非常严重的负压，不满足输水系统安全运行的要求。
4.2 止回阀3秒快关90%+20秒慢关10%时，多台水泵事故断电跳车的工况
通过对最不利情况两台运行水泵同时事故断电的最不利工况的瞬态水锤分析可知：当输水系统没有任何水锤防护措施，止回阀先3s快闭90%，然后20s缓闭10%时，水泵有一定的反转和倒流，水泵最大反转约-2300r/min，满足设计规范规定的水泵最高反转速度不超过额定转速的1.2倍，超過额定转速的持续时间不超过2min的要求。但是，水泵出口止回阀处的水锤压力高达155.4m，升压比2.35倍，水锤升压比较严重，沿线管道由于水锤引起的升压比较大，输水管线全线出现负压，威胁到输水管线的安全运行。
4.3 沿线管线安装空气阀后，两台水泵事故断电跳车的工况
输水管线沿线关键的局部高点安装注气微排空气阀，一般的局部高点安装复合型空气阀，再对安装空气阀后的止回阀先3s快闭90%，然后20s缓闭10%的两台运行水泵同时事故断电的最不利工况作进一步的详细的水锤分析。
通过不断地调试，对空气阀的安装位置、尺寸、形式等进行了优化，系统的压力变化有了明显改善，同时系统沿线的负压基本上被消除了，达到了水锤防护的效果，确保输水系统的安全可靠运行。
由上述分析计算可知，我们在输水管线增设了空气阀后，两台运行水泵突然断电停泵，止回阀关闭规律：止回阀先3s快闭90%，然后20s缓闭10%，输水管线全线的水锤升压已经被消除了，沿线管线也基本上没有出现负压，水锤防护效果很好，不会出现破坏性的爆管水锤危害，增加输水系统安全运行的可靠性。但是，泵站及沿线管道仍有一定的水锤升压，止回阀处的最大水水锤压力为112.5 m，升压比约为1.70，水泵有一定的反转和倒流，水泵最大反转约-2000r/min，满足设计规范规定的水泵最高反转速度不超过额定转速的1.2倍，超过额定转速的持续时间不超过2min的要求。
在每个深井泵站止回阀前设一台DN50，PN16深井专用的空气阀，满足水泵停水时扬水管内水柱下落的大量补气要求，确保扬水管的安全。
关键词：长距离 断流弥合水锤 注气微排阀 复合式空气阀 水塔 深井
1. 前言
某工程需要把两口深井内的井水通过深井泵提升，DN200的球墨铸铁管输送至3.2Km外的高地水塔。深井底部与水塔水面的高差为82.5米，管道水头损失为19米。深井泵参数为：Q=45m3/H，H=118m，N=22Kw，两台，没备用。
由于管道工作压力较高，距离较长，为确保管道输水安全，需对输水管网进行水锤分析。
加压段输水工程水锤分析主要是针对新建管线上两台正常运行的深井泵突然事故断电停泵的最不利工况进行水锤分析，判断加压输水系统是否会在最不利的工况下发生超压或产生负压。同时，通过水锤模拟计算，分析加压输水系统管路系统在不同工况下的受力情况，从而优化管路的管架设计，防止输水系统出现破坏性的水锤危害。
2. 模型建立
水锤分析软件：Kypipe公司的Pipe2010：surge水锤分析软件模拟水流变化计算分析水锤。采用专业水锤分析软件KYPIPE2010-Surge 建立加压输水系统模型。
3. 稳态工况下的加压段输水管线稳态水力坡度线
4. 瞬态水锤分析
4.1 泵后止回阀拒动时，两台运行水泵事故断电跳车的工况
通过对最不利情况两台运行水泵同时事故断电的最不利工况的瞬态水锤分析可知：当输水系统没有任何水锤防护措施，止回阀拒动时，水泵出口止回阀的最大水锤压力为107.1m，升压比1.62倍，虽然泵站及沿线管道的只有较轻的水锤升压，但是全线管道发生了非常严重的负压，不满足输水系统安全运行的要求。
4.2 止回阀3秒快关90%+20秒慢关10%时，多台水泵事故断电跳车的工况
通过对最不利情况两台运行水泵同时事故断电的最不利工况的瞬态水锤分析可知：当输水系统没有任何水锤防护措施，止回阀先3s快闭90%，然后20s缓闭10%时，水泵有一定的反转和倒流，水泵最大反转约-2300r/min，满足设计规范规定的水泵最高反转速度不超过额定转速的1.2倍，超過额定转速的持续时间不超过2min的要求。但是，水泵出口止回阀处的水锤压力高达155.4m，升压比2.35倍，水锤升压比较严重，沿线管道由于水锤引起的升压比较大，输水管线全线出现负压，威胁到输水管线的安全运行。
4.3 沿线管线安装空气阀后，两台水泵事故断电跳车的工况
输水管线沿线关键的局部高点安装注气微排空气阀，一般的局部高点安装复合型空气阀，再对安装空气阀后的止回阀先3s快闭90%，然后20s缓闭10%的两台运行水泵同时事故断电的最不利工况作进一步的详细的水锤分析。
通过不断地调试，对空气阀的安装位置、尺寸、形式等进行了优化，系统的压力变化有了明显改善，同时系统沿线的负压基本上被消除了，达到了水锤防护的效果，确保输水系统的安全可靠运行。
由上述分析计算可知，我们在输水管线增设了空气阀后，两台运行水泵突然断电停泵，止回阀关闭规律：止回阀先3s快闭90%，然后20s缓闭10%，输水管线全线的水锤升压已经被消除了，沿线管线也基本上没有出现负压，水锤防护效果很好，不会出现破坏性的爆管水锤危害，增加输水系统安全运行的可靠性。但是，泵站及沿线管道仍有一定的水锤升压，止回阀处的最大水水锤压力为112.5 m，升压比约为1.70，水泵有一定的反转和倒流，水泵最大反转约-2000r/min，满足设计规范规定的水泵最高反转速度不超过额定转速的1.2倍，超过额定转速的持续时间不超过2min的要求。
在每个深井泵站止回阀前设一台DN50，PN16深井专用的空气阀，满足水泵停水时扬水管内水柱下落的大量补气要求，确保扬水管的安全。