水電站引水壓力鋼管水錘升壓的計算

1、-作者xxxx-日期xxxx水電站引水壓力鋼管水錘升壓的計算【精品文檔】水電站引水壓力鋼管水錘升壓的簡略計算 說明：有壓管路的錘擊是由于流體的速度、動量變化引起的，流體的可壓縮性和管路材料的彈性是錘擊壓強(qiáng)得以升降和傳播的根源。設(shè)水電站引水壓力鋼管與閥門系統(tǒng)示意圖如下，根據(jù)儒柯夫斯基錘擊波和錘擊壓強(qiáng)理論，對該系統(tǒng)的水錘計算如下。設(shè)閥門的關(guān)閉時間為Ts，錘擊波在管路中往復(fù)傳遞一次歷時為T。則：當(dāng)TsT時(即從進(jìn)口到閥門的減壓傳遞尚未到達(dá)閥門處，而閥門已經(jīng)完全關(guān)閉)，將產(chǎn)生完全錘擊(直接錘擊);當(dāng)TsT時為間接錘擊。直接錘擊情況下水錘增壓p=×C×Vo；間接錘擊水錘增壓p=

2、15;C×Vo×T/Ts。式中：為管路介質(zhì)密度，C為錘擊波傳播速度，Vo為流體初速。一、計算錘擊波的傳播速度C的儒柯夫斯基公式為：CDN1000=CDN1200=式中K為流體的彈性系數(shù)，此處流體為水，其K=Pa為流體密度，此處取水的密度，=1000Kg/m³d為管道內(nèi)徑，對烏恰縱橫水電站，d=1000/1200mmE為管材的彈性模量，碳鋼管E=196206e11Pa為管道壁厚，見下面計算式（此處結(jié)果已圓整）（注:壁厚越厚，錘擊波速度越大。當(dāng)?shù)谝幌嚅Lt遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于關(guān)閥時間，壁厚對水錘升壓大小無影響）16mm=10.526+cP為管道計算壓力，MPaMPa管材許用拉應(yīng)力，

3、Q235為80，Q345為110，MPa80MPac:附加腐蝕裕量，c=15mm二、計算錘擊波的第一相長T：T=2×L÷C式中L為管路長度，此處取L=750m，C為錘擊波速度，以最大的C計算將得到最短的T以最大的C計算將得到最短的T短=2×750÷1114.48=以最小的C計算將得到最長的T長=2×750÷可以看出，當(dāng)閥門關(guān)閉時間Ts=8秒時，Ts大于T，管道內(nèi)產(chǎn)生的錘擊波為間接水錘。管路越長，T越大，T/Ts越大，水錘升壓也越大。三、計算管路流速根據(jù)標(biāo)³/s，換成流速Vo=Q/(r2÷×2³/

4、s，換成流速Vo=Q/(r2÷×2)=4.11m/s四、按間接水錘公式計算，水錘增壓p=×C×Vo×T/Ts =1000×××÷8=838033 Pa m水柱p=×C×Vo×T/Ts =1000×××÷8=772179 Pa 77.2 m水柱五、根據(jù)閥門設(shè)計手冊給出的水錘升壓簡易計算公式公式來源：閥門設(shè)計手冊P451，2000.4年版，楊源泉主編 閥門設(shè)計P238，1975年版，沈陽閥門研究所關(guān)閉閥門水錘升壓計算公式為2此公式經(jīng)單位換算

5、同等變換后，等效于p=144*Vo/t，單位m水柱在本例中，Vo=4.456(4.11)m/s,關(guān)閥時間8s，計算得p=144*4.456（4.11）= 80.21（73.98）m水柱?？梢钥闯觯瑧?yīng)用該公式所得計算結(jié)果與儒柯夫斯基公式的計算結(jié)果誤差在5%以內(nèi)。六、根據(jù)上述兩種來源的公式計算，在設(shè)定的流速和8秒關(guān)閥的情況下，管路中產(chǎn)生的水擊升壓會達(dá)到約80m水頭。七、根據(jù)標(biāo)書，電站設(shè)計水頭為102米，最大靜水頭未知。設(shè)最大靜水頭為102m，加上最大水錘升壓水頭83.8m，按最危險水頭186米計算管道壁厚如下(以下取計算P=186m1.86MPa)： 采用Q235管材：= =12.254 +c （mm） 采用Q345管材：= =8.887 +c （mm）八、一般情況下，管路水錘升壓最好不要超過最大實際水頭的30%，若以此為目標(biāo)反推關(guān)閥時間，則可求得關(guān)閥Ts21秒，分為兩階段關(guān)閉，