水泵内的力学原理

　　14SA一10水泵开单机供一根总出水管，管上的压力表指示为0. 59MPa;电机电压60V，电流31A。该机装有DN50进水闸和H4T一10 DN50出水止回阀以及DN50电闸。在正常运转的情况下，值班人员直接分断电动机的油开关，人为地造成停电、瞬间停泵状态，这时止回阀动作，压力表上的指针在1.5秒左右的时间内从0.59MPa降到0. 18MPa;然后上升，在2.5秒左右时达到0.91MPa的最高值 (这时是正常出水表压0.59MPa的1.54倍)，紧接着返回到0.58MPa(管子静水压力)，又上升到0.64MPa，返回0.58，上升到0.62，又返回……最后停留在0.58MPa(出水总管的静水压头)上。这一次实验的水锤压力变化情况见图9.3一10

　　出现上述水锤状况的机理是什么呢?就是:水机在正常运转中，消防泵以一定的流速、流量向高位水池和其它用户供水，出水管内的压力流是属于恒定流动。但是，一旦突然停电、停水泵、H4T型止回阀正常动作关闭，出水总管内的水流在短时间内因惯性作用还继续往上流动，止回阀出水侧的水一下子就减少了很多，装在止回阀出水侧附近管道上的压力表就出现了低水压。当惯性流动到达终点时，由于下面没有来水补充，就会出现瞬间停并立即折回 (严格来说，这是水压力波的传递过程)，压力折返至止回阀处又 “无路可走”了，“折返”时同样也有惯性，所以施加在止回阀附近管道上的压力，在短时间内也将继续上升，因此上述实验中压力表的读数值大大高于正常运转时的压力值。高水压一定会向低水压传动，所以压力又将第二次向高位水池和用户方向传递，这样，上述实验中压力表值就返回至水管静水压力值。如此反复多次 (上述实验中，肉眼能观测到的压力波动有7次)。一次的波动幅度比一次的小，最后稳定在管子静水压力(上例中的0. 58MPa)上。 在详细研究和计算水锤时，是要考虑水的压缩性以及管道直径弹性扩大的;而在前面我们已经提到过，研讨水的恒定流动时是不考虑水的压缩性以及管材弹性 (视为:水不可压缩、管不变)。

　　水锤产生的压力，与恒定流动时的流速以及水锤波的传递速度、管长等因素有关。水锤波的传递速度又与管径、管壁厚度、管材的弹性系数等因素有关。水锤波的传递速度，可达上千米/秒。水锤产生的压力与所用的止回阀种类有关，上面提到的是H4T类普通旋启式止回阀动作时的情况;如果采用的是缓闭类止回阀，水锤压力就会小得多。可以 (调整)缓慢关闭的止回阀有HH4X, HH4T, SHHX等等多种。其中，株洲南方阀门制造有限公司专业开发生产的JD745X型阀门，是一种融止回阀、水锤消除器和电动阀的功能为一体的阀门。如果把它安装在水泵出口管道之上，遇到停电、突然停泵时，就可以防止出水倒流并且大幅度减小水锤压力。平时也可以取代电动阀门，是一种理想的自动控制阀门。它的外形以及结构示意图如图9.3一20

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