摘要：污水處理廠運行中多處存在水錘效應(yīng)，其危害性比較大�？梢圆捎霉艿腊惭b緩沖式逆止閥或者水泵電機使用變頻器及軟啟動器控制的方法來減少水錘效應(yīng)。

　　關(guān)鍵詞：水錘效應(yīng);自由落體;時間參數(shù)

　　Abstract: Plant operation of multiple presence of water hammer effect of sewage treatment, its harm is relatively large. It can be used in pipe installation buffer type check valve or pump motor use frequency converter and method of soft starter control to reduce the water hammer effect.

　　Key words: water hammer effect; free fall; time parameter

　　中圖分類號：U664.9+2 獻標識碼： 文章編號：2095-2104(2013)1-0020-02

　　目前，多數(shù)的污水處理廠在運行中，因為工藝的要求，都需要將污水進行提升。在污水提升過程中，不可避免地要出現(xiàn)水錘效應(yīng)的問題。以筆者所在的污水處理廠的運行情況來看，水錘效應(yīng)要引起高度的重視。

　　水錘效應(yīng)的本質(zhì)原因是慣性，在管道中大量的水在向前流動，這時候如果阻斷水流，由于慣性后面的水會繼續(xù)往前，而前面的水則會因為阻斷而反彈回來，造成中間部分水被擠壓，一旦慣性失去后，被擠壓的水會急速膨脹開來，所造成的力是原先流動力的很多倍，從而對管道及閥門等造成沖擊�；蛘咚�被水泵提升至高處，當水泵關(guān)閉后，水流失去動力自高處做自由落體運動，會對低處及水泵形成沖擊。過程說起來比較多，其實都是在瞬間完成的，這就是水錘效應(yīng)。管道越長，阻斷速度越快，水錘效應(yīng)越明顯。在污水處理廠的運行中水錘大多出現(xiàn)在啟泵和停泵兩種情況下。水泵在起動時，將水注入管道，管道中的壓力會在瞬間升高，這時會對管道拐彎處以及管徑變小的地方產(chǎn)生水錘作用。當水泵停止時，管道中的水流會在壓力和重力作用下由高處向低處流動，這種流動會在地球的重力加速度作用下使水流速度越來越快，水位落差越大，水的流速也就越大，對應(yīng)的水錘效應(yīng)也就越大。

　　筆者所在的污水處理廠，采用卡魯塞爾氧化溝工藝，三組氧化溝每組設(shè)計能力為日處理2萬噸，合計6萬噸。污水提升采用5臺48千瓦潛水泵，提升高度為10米。另有30千瓦污泥回流泵3臺，揚程7米。我廠自2002年建成運行，污水提升及污泥回流過程中的水錘效應(yīng)始終存在。其主要問題有：對水泵葉輪及泵軸的影響，當水泵由運行狀態(tài)停止時，管道中水流以自由落體方式倒流而下，水泵葉輪由運行時的正轉(zhuǎn)變?yōu)橥＼嚂r的反轉(zhuǎn)，泵軸對葉輪的扭矩方向瞬間發(fā)生變化，會使軸和套之間的配合面產(chǎn)生相對移動的趨勢。當時間一長，這種扭矩力的作用會使得葉輪套和泵軸之間的配合面以及鍵槽和鍵都發(fā)生磨損。筆者在多次的維修過程中發(fā)現(xiàn)，葉輪和泵軸的機械配合不好會造成葉輪的動平衡被破壞，水泵在運行過程中產(chǎn)生振動，這種振動還會損壞安裝在葉輪后面的機械密封。機械密封破裂后泵體內(nèi)會進水，進而燒壞電機繞組。此外，水錘自高位砸下，還會造成管道振動，使管道的支撐架不穩(wěn)甚至脫落。還有，如果水泵井或水泵坑的面積過小，水錘還會對坑、井的四周墻壁形成沖擊。筆者所在的污水處理廠，污泥回流的泵坑面積比較小，在水泵對面的混凝土墻壁上安裝有鑄鐵閘門，水錘對閘門多年的沖擊已經(jīng)造成閘門鑄鐵導軌的斷裂。

　　為解決水錘效應(yīng)的危害，可以采取在管道合適位置安裝緩沖式逆止閥或者水泵電機改為變頻或軟啟動器控制的方法。一般的逆止閥，反向關(guān)斷的速度非�？�，往往水流開始逆向流動時就已經(jīng)完全關(guān)閉了，這樣水錘的能量就完全沖擊在逆止閥上面，逆止閥關(guān)閉時的動靜非常大，而且管道的振動也非常劇烈，時間久了，管道和閥門就容易損壞。緩沖式逆止閥，如重錘式逆止閥，可以通過緩沖油缸以及調(diào)節(jié)重錘的位置來調(diào)節(jié)閥門的關(guān)閉速度。但重錘式逆止閥必須安裝在水平走向的管道上。以筆者所在的污水處理廠為例，對污泥回流管道，我們選擇了在管道水平位置上安裝重錘式逆止閥。管道水平走向的位置，其高度應(yīng)該在水泵提升高度或揚程總高度的10%或20%的地方。比如提升高度為10米，則管道水平走向的位置高度應(yīng)選在水泵上方1米或2米的地方。當水泵停止時，重錘式逆止閥通過緩慢的閉合使得水錘的流速逐漸降低，最后直至閥門閉合。這樣水錘的能量就能被緩慢釋放，從而保護水泵和其他部件避免被水錘沖擊。使用變頻器或軟啟動器控制水泵電機的方法，即在變頻器或軟啟動器的軟件設(shè)置中，將水泵停車的方式設(shè)置為制動停車。時間參數(shù)的選擇，以10米的高度計算，利用自由落體運動的公式H=1/2GT2,得出時間約為1.5秒。時間參數(shù)應(yīng)大于自由落體的時間，可以選擇5秒至10秒之間。當水泵停機時，水錘落下，但水泵電機旋轉(zhuǎn)方向并未發(fā)生改變，而是被變頻器或軟啟動器驅(qū)動繼續(xù)緩慢減速，直至水錘能量全部釋放完畢時，電機轉(zhuǎn)速才降為零。這樣能有效降低葉輪和泵軸配合面的機械磨損。而且，在葉輪緩慢減速的過程中，葉輪的扭矩力會使水錘的自由落體速度大大降低，使水流對周圍設(shè)施的沖擊也能降至最小。

　　結(jié)語：污水處理廠運行中，對水錘效應(yīng)的危害應(yīng)予以充分認識，及早采取措施可以有效減少不必要的損失。對于水泵葉輪和泵軸的配合面磨損情況，也是宜及時發(fā)現(xiàn)及時修理。如果單純使用逆止閥或電氣法不理想時，可以采用兩者結(jié)合的辦法，即在管道上安裝緩沖式逆止閥，又對水泵電機采用變頻器或軟啟動器控制的辦法，這樣可以最大限度地減少水錘效應(yīng)的危害。

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