Page 23 - 2024年第55卷第2期

表 ２列出了 ６台泵同时事故断电、 液 控 蝶 阀 两 段 线 性 关 闭 条 件 下 水 力 瞬 变 计 算 的 特 征 参 数，
其中：ｈ、Ｄ、ｄ 分别为空气阀 － 检修阀 － 连接管、空气阀调压室、真空破坏阀补气式 压 力 罐 的 高
ｓ ｗ
度、内径、阻抗孔直径；ｎ 为机组反向最大转速相对值，负号 “ － ” 表示反转；Ｈ 为输水管 最
ｍａｘ ｍａｘ
大水压；Ｈ 为输水管最小水压，负号 “ － ” 表示 负 压； 序 号 １和 ２是 只 设 空 气 阀 的 结 果； 序 号
ｍｉｎ
３、４是将空气阀更换为空气阀调 压 室 的 计 算 结 果； 序 号 ５是 将 空 气 阀 更 换 为 真 空 破 坏 阀 补 气 式
压力罐的计算结果。
需要说明的是，在计算空气阀调压室和真空破坏阀补气式压力罐水力瞬变的过程中，没有考虑对
应空气阀－ 检修阀－ 连接管高度的影响，表 ２中 ｈ和 Ｄ 分别为调压室或压力罐的高度和直径。
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表 ２ 水力过渡过程特征参数一览表

序号 ｈ?ｍ Ｄ ｓ ?ｍ ｄ ｗ ?ｍ ｎ ｍａｘ Ｈ ｍａｘ ?ｍ Ｈ ｍｉｎ ?ｍ 负压范围桩号?ｍ 说明 图号
１ ０．０ ０．１ ０．１ － ０．８３ ４９５．２ ＞ － ０．５
空气阀
２ ０．１ ０．１ － ０．８３ ４８６．７ ＜ － ９．０
３ ０．２ ０．２ － ０．８３ ５０５．３ ＞ － ３．５ １６０８ —３１６０ 空气阀调压室
１．０
４ ０．４ ０．２ － ０．８３ ４７６．０ ＞ － １．９ 空气阀调压室 图 ３
５ ０．４ ０．２ － ０．８３ ４４９．１ ＞ － ２．０ 真空破坏阀补气式压力罐 图 ４

根据表 ２，可得下述结论：
（ １）当出水管只设空气阀时，则空气阀－ 检修阀－ 连接管高度 ｈ ＝ １．０ｍ时计算的 Ｈ 比 ｈ ＝ ０．０ｍ时
ｍｉｎ
的小得多，在一些位置 Ｈ 达到水体汽化压力（ － ９．０ｍ ），这意味着减小连接管高度有利于降低液体汽
ｍｉｎ
化的风险；
（ ２）当用空气阀调压室更换出水管空气阀时，随着调压室直径 Ｄ 和阻抗孔孔径 ｄ 增加到一定程
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度，不仅 Ｈ 减小，而且 Ｈ 也增加，例如，当使 Ｄ 和 ｄ 分别从 ０．１ｍ增加到 ０．４ｍ和 ０．２ｍ时，则
ｍｉｎ
ｍａｘ
ｗ
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Ｈ 从 ４８６．７ｍ减小到 ４７６．０ｍ，而 Ｈ 从－ ９．０ｍ增加到－ ３．５ｍ ；
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ｍｉｎ
（ ３）当把空气阀调压室更换为真空破坏阀补气式压力罐时，在调压室与压力罐高度、直径、阻抗
孔孔径相同的条件下，真空破坏阀补气式压力罐比空气阀调压室的最大水压显著减小，相差达 ２７ｍ；
而两者最小水压相差微小，约为 ０．１ｍ；
（４）空气阀、空气阀调压室、真空破坏阀补气式压力罐对机组反向最大转速的影响微小。
压力罐大小及阻抗孔直径对水锤防护效果有很大影响，可通过水力过渡过程计算确定，以确保压
力罐体内气体不流入输水管。
图 ３和图 ４示出了水泵出水管分别设置空气阀调压室和真空破坏阀补气式压力罐典型工况的水力
瞬变曲线，包括调压室和压力罐的水位随时间的瞬变曲线。当 Ｄ ＝ ０．４ｍ 、ｄ ＝ ０．２ｍ时，桩号 ２０７１ｍ
ｓ ｗ
处空气阀调压室和压力罐水位 Ｈ与空气阀顶部高程差（Ｈ－ Ｚ ） ＞ － ０．８ｍ，表示调压室最低水位 Ｈ
ｓ ｓ ａｔ ｍｉｎ ｓｍｉｎ
在输水管顶高程以上，气体不会进入输水管，这对于输水安全性是非常有利的，因为在这种情况下，
机组可以重新启动，无需经历排气过程。

图 ３ 空气阀调压室水位 Ｈ ｓ 与底部水压 Ｈ随时间 ｔ的变化（桩号 ２０７１ｍ处）

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