在外江水位超驼峰的工况下停泵时，可以将压缩空气从驼峰顶部输入流道内，如图7-25所示。当压缩空气的压力达到图中所示的超驼峰高度hc值时，出水侧的水位将下降到驼峰底部以下，从而可以截断虹吸式出水流道反向水流，防止水泵机组倒转，保证泵站安全。此时，虹吸流道进水侧的水位也随之而降，并且流道内的水位与进水池的水位差hj与出水侧的hc值相等。由此可计算出断流所需的压缩空气压力和体积。同时也可以看出，当超驼峰的高度越大，流道进水侧的水位则越低，需要的压缩空气的压力和体积则越大。所以，应根据泵站的具体情况，设计压缩空气系统。
图7-25 超驼峰停泵时的压缩空气断流原理
（一）压缩空气系统
因外江水位超驼峰运行出现的几率很少，所以尽量利用泵站现有设备来解决超驼峰的安全运行问题，既符合改造工程投资少、经济效益高的原则，又可避免改动水工建筑物和大型设备，便于施工和维修保养。这里介绍压缩空气断流系统的几种方式，各地可根据具体情况选用。
1.改造泵站原有的压缩空气系统
大型泵站中用于叶片调节机构的压缩空气，一般压力为2.5MPa。用于打开真空破坏阀的压缩空气系统，一般为0.8MPa。而超驼峰水深一般都在3m以下。也就是说，注入驼峰的压缩空气压力一般在3m以下。如果直接用高压气体注入驼峰，因气体的体积小，不能满足分隔水体防止倒流的要求。为此，需要设计一台气体喷射器。高压气体通过喷射器可以吸入空气，既增大了注入流道的空气体积，又充分利用了高压气体的能量，系统构成如图7-26所示。气体喷射器结构简单，制造费用低，安装方便，运用可靠。当然，根据需要，也可以设置专用的由空压机、储气罐和气体喷射器组成的压缩空气系统，如图7-27所示。
图7-26 超驼峰压缩空气系统改造
1—水环式真空泵改为水环式压缩机；2—水气分离罐；3—水射流压缩机；4—供水泵；5—压缩空气干管；6—压缩空气支管；7—虹吸流道的驼峰部分
图7-27 气体射流压缩空气系统
1—虹吸式出水流道；2—真空破坏阀；3—旁通管；4—三通；5—蝶阀；6—排气阀；7—压缩空气储气罐；8—气体喷射器
2.将水环式真空泵改为水环式压缩机运行
在原设计为虹吸式出水流道的抽气管道上增加一个三通管和相应的阀门，通过阀门切换，在需要作为压缩机运行时，水环式真空泵的吸气口直接吸入自由空气，排出口的水气混合物在水气分离罐中分离出的气体，通过连接管送到原抽真空系统母管（图7-28）。根据需要，依次向各台机组出水流道的驼峰注入压缩空气。对这种系统的改装工作简单，可在很短时间内完成。
图7-28 抽真空及压缩空气系统
（虚线箭头表示抽气，实线箭头表示压气）
1—水环式真空泵；2—水气分离箱；3—抽气管；4—循环水管；5—透明水位管；6—真空泵排气管；7—压缩空气管；8—空气吸入口；9、10、11、12、13—阀门；14—抽真空及压缩空气干管(www.xing528.com)
3.设置水射流压缩空气系统
针对超驼峰断流要求的压缩空气的压力不高，以及水射流空气压缩机的特性，可以利用泵站原有的供排水泵设备，或配置专用的小型离心泵，建立一套独立的压缩空气系统，如图7-29所示。该系统中，由于采用了小型的离心泵，在防洪期间如遇电网停电，可用泵站的自备发电设备给射流压缩机组供电，保证有一定的压缩空气量向虹吸出水流道驼峰补气，避免流道漏气导致驼峰内气压下降而造成江水倒灌。
（二）压缩空气断流技术的应用
1.泵站停机期间应用压缩空气阻止江水倒灌
有些带虹吸式出水流道的大型泵站，在流道出口设置有卷扬机启闭的平板防洪闸门。但由于外江水位超驼峰时，停机滞后，在驼峰处已发生较小的倒流，水压差造成了较大的关闭阻力，闸门无法关闭到位；或者虽然在江水尚未上涨到驼峰底部时提前停机，在静水中关闭闸门，但由于闸门漏水严重；还有流道出口虽然安装有大型拍门，但由于泥沙淤积或杂草等污物阻挡，阀门无法关闭到位。对于上述情况，可以向驼峰顶部注入压缩空气，将流道内的水压到驼峰底部以下，则可达到有效地阻止江水倒灌的目的。同时，消除了由于水压差造成的闭门阻力，有的闸门则可以在自重的作用下自动关闭，如果止水良好，则可不必继续注入压缩空气。但对于漏水严重的闸门或不能完全关闭的拍门，在超驼峰期间需要保持流道内相应的气压，阻止闸门或拍门漏水。
图7-29 水射流压缩空气系统
1—供水时的进水阀；2—压气时的进水阀；3—供水泵；4—供水阀；5—射流供水阀；6—水射流空气压缩器；7—水气分离箱；8—压缩空气供气阀；9—压缩空气干管
2.超驼峰期间的水泵机组启动
目前，有些泵站管理单位，对于流道出口装有防洪闸门或快速闸门的轴流泵站，为了避免启动速度过慢或过快造成水泵机组处于“关阀”启动或倒流倒转启动的危险状况，在启动前根据超驼峰水深和机组特性计算闸门预开启高度控制闸门，然后启动水泵机组，并同时继续开启闸门，直至闸门全部开启，水泵机组进入稳定运行状态，方可完成启动过程。实践证明，这种操作方式，既繁琐又不可靠。如果采用先向驼峰注入压缩空气，将流道内的水压到驼峰底部高程，然后将防洪闸门或快速闸门开启至顶点，启动水泵机组后流道内的空气进一步被压缩达到设定的限压，驼峰顶部的排气阀自动排气。当流道内的空气完全排除时，启动过程即告结束。采用这种操作方式启动水泵，既安全又简便，一般运行技术人员都能独立完成启动水泵操作。
3.水泵在超驼峰运行下的正常停机操作
如果超驼峰状态下要求水泵机组退出运行，应按规定的操作程序进行操作。首先将水泵叶片角度调小，然后向驼峰顶部注入压缩空气，随即缓慢地关防洪闸门，当顶部气压达到最高限压时，切断主电动机电源，继续向驼峰注入压缩空气，直至防洪闸门完全关闭或确认流道内停止倒流，此时停机操作即告结束。但应使驼峰保持一定气压，防止江水倒灌。这种方法对于超驼峰水深小于驼峰断面高度的1/3的条件下，可达到安全停机的要求。
4.水泵在超驼峰运行下的事故停机的断流措施
事故停机不可能采用上述操作程序。当发生事故停机时，要求及时注入压缩空气。进入流道内的空气流量应能补充倒流的水流量，避免由于水倒流造成流道内产生真空把出口侧水流再次吸入流道。对此，每台机组应配有单独的压缩空气系统，如图7-27所示。该系统的空气压缩机的技术性能指标、储气罐的容积、气体喷射器的结构尺寸等均需与水泵机组停机过渡过程相关参数的变化同步计算确定。
应用压缩空气处理大型轴流泵站超驼峰运行的问题，是一项新的研究成果。由于工程施工没有水下作业，不受水文气象的影响。空气压缩系统的全部设施均安置在地面以上或室内，便于操作、维护和保养，只要计算、设计正确，系统运行是可靠的。
【注释】
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