对某校的取水系统发生爆管事故探讨

位于衡阳市郊某校、厂联建的取水系统，由3～4km外的湘江取水。因经常发生爆管事故无法正常供水，造成了重大的经济损失。所以对此取水系统进行了分析，并提出了改进措施，大家帮忙看看！

1、该取水系统介绍

系统主管长L1=2460m，管径d1=25omm；校支管长L2=1559m，管径d2=200mm；厂支管长L3=1225m，管径d3=200mm。系统高程布置如图1，湘江设计枯水位41.50m，校、厂水池水位标高分别为88.00m和95.00m。cd段跨越一座小山。

系统中除ab段采用钢管外，其余均为普压铸铁管。设计用水量校、厂各为83.3m3/h，水泵型号S150-97，额定流量180m3/h、扬程97m。

2、爆管现象及原因分析

在最初的试运行阶段，主、支管都发生过几次爆管率故，事故点分布无一定规律，管段更换后，能保证在校、厂两家出水阀口开启时不发生爆管事故，但有一方在运行中关阀，就会发生爆管事故。事故点均集中在ef段，维修更换管段也无济于事。

为找出爆管原因，计算了各种稳定工况下管路压力分布。由计算知，水泵单独向校供水时划压管水头线最高。管路中最大压强.点分别为b和e，而爆管点并不是在b、e附近，从而排除了稳定工况下压强超过允许值而爆管的可能。从关阀水锤方面考虑，虽最大水锤升压发生在阀门边界，但阀门边界原有压强小，关阀过程中水锤升压是通过无数水锤波实现，每个水锤波只1秒多钟即可传到主管。系统的主、支管管壁厚度相等，同样水压强作用下则主管管壁承受的拉应力是支管的1.25倍，导致主管先于支管达到极限压力而爆管。另一方面，原有测压管水头沿程自高而低，当水锤升压波从阀门端向上游推进过程中，升压线的坡度小于测压管水头线坡度时，仍保持测压管水头由高向低分布，使f点上游的压强先于f点达到极限值，即在ef段中间一带爆管。

由上述的分析得出：最初的爆管事故是由于管道产品质童或安装问题引起，后来的爆管事故则是由关阀水锤所致。

3、讨论

长距离输水系统的关阀水锤升压很大。一方面因为降压水锤波返回较迟，容易产生直接水锤或接近于直接的间接水锤；再方面管路摩阻很大，关阀过程中局部阻力产生的节流效果不明显，只有当阀门开度很小时局部阻力的增加才有明显的节流效果。本系统90%以上的流量是在阀的最后1/8开度时被截流的，这必然会形成很大的水锤压力而发生爆管事故。因此，特别注意阀门接近完全关闭时的关阀速度尽量放慢，当最后1/8开度关阀速度放慢后，水锤压强可显著减小。

当一支管已经关阀，若再关另一支管阀门，既使不完全关死水锤压力也是相当高的。特别是对于已关闭的阀门，另一支管水锤波传来时，没有缓冲余池，升压作用会成倍放大，甚至有可能超过本阀门同样操作条件下的水锤压强。

要正确判断水锤事故点，应将水锤波推进时的升压线坡度、原测压管水头线坡度和管道高程布置综合考虑。此外，同样材质的管，不能认为其极限承压力相同，而应考虑管径与管壁厚度不同的影响。

对于湘江这样水位变幅大的河流，洪水期静杨程小，流量增大，测压管水头高，更容易产生关阀水锤爆管卒故，应充分注意。

4、改进措施

为防止本系统关阀水锤爆管事故，宜在f点设置下开式水锤减压阀，在动态的关阀过程中短时间开启。也可改用二次提升，在f点增设调节水池，湘江水由一台S150-SOA型水泵输至f点，校、厂各用一台15100-65-250A型水泵二次提升。