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閥門(mén)運(yùn)行時(shí)的水擊

時(shí)間:2010/6/18閱讀:1461
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當(dāng)閥門(mén)為改變流量而開(kāi)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(kāi)的。例如,當(dāng)在管路一端的閥門(mén)快速關(guān)閉時(shí),只有閥門(mén)部位的液體分子能立即感受到閥門(mén)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(mén)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,zui大的壓力上升就減小,這種速度的關(guān)閉稱(chēng)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(mén)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(lèi)似閥門(mén)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)學(xué)運(yùn)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(xiàn)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(mén)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(mén)處開(kāi)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(mén)可以避免由關(guān)閉閥門(mén)所造成的過(guò)的沖擊壓力。為了達(dá)到zui高的閥門(mén)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(mén)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(mén)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(mén)仍是部分開(kāi)啟,則回流的流束會(huì)將閥門(mén)使勁關(guān)上。由于回流造成的閥門(mén)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(kāi)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。

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