供水泵站新技术的压力管路设计计算与实践

（一）管路规划及拟定

1.进水管布置

根据进水管布置的原则和要求，确定进水管的布置，管材选用钢管，由吸水喇叭口90°弯管和直径为0.5m的钢管、偏心渐缩管组成。

2.出水管路布置

根据出水管路布置原则和要求，确定出水管路的布置，选用管坡铺设角度1∶2.5，并由利用运输和安装，本站采用钢管与混凝土管混合使用。

（二）管节选型及压力管路计算

1.预应力钢筋混凝土管

选用一阶段预应力钢筋混凝土管，公称内径Pg＝600mm，工压—6 型及工压—4型每节工作长度L0＝5m，管节沿管路纵轴线的布置如图2-18所示。

图2-18　管路沿程压力及管路公称压力确定

2.钢管选型及管壁厚度计算

初拟管壁厚度6mm，扣除腐蚀及磨损2mm，计算厚度可取δ＝4mm。查《材料力学》知As钢允许应力［σ］为1300kg/cm2，按0.75［σ］折成采用，焊缝系数取φ＝0.85，φ＝600mm的钢管可承担的水压力为

大于最大水锤压力50kg/cm2，故该型钢管符合水头要求。按建筑规范规定，必须进行压力管路的稳定性校核，计算公式为

稳定计算结果表明钢管选型及管壁厚度设计满足要求。

（三）系统的水锤计算

1.数据

双机运行时，正常扬程H＝42.5m，正常流量Q＝0.741m3/s，平均流速v0 取主管的流速，v0＝2.6m/s，效率83.9%，额定转速n＝1480r/min，由电机样本可查得JS136—4型6kV电动机的转动惯量GD2＝1.1×53＝116.6（kg·m2），取水锤波速1000m/s，泵中心线至管路出口的长度L 从图2-19 得：

2.计算

由于压力管路中流速的突然变化，引起管中水流压力急剧或降低的现象称为水锤或水击。水流是具有惯性的，在泵站中，当水泵突然启动、停止或为调节流量而启用阀门时，都将使水流速度发生变化而产生一个惯性力，这个惯性力就表现为水锤压力。在这里从水锤计算的基础的角度进行论述，关于水锤计算的其他求解方法，在其他的章节进行专题研究。

在此，仅以帕马金图解法为例进行数学上的计算，过程如下：(www.xing528.com)

符合使用帕马金解法的条件。

式中　v0——水泵额定工况下的管中流速，m/s；

Q0——水泵额定工况下的水泵流量，m/s；

H0——水泵额定工况下的扬程，m；

η——水泵额定工况下的效率，%；

N0——水泵额定转速；

D——管子直径；

a——水锤传播速度；

K——弹性模量。

从帕马金水锤图解法曲线得：

水泵出水处降压水头：58%H0＝0.6×42.5＝25.5（m）水泵出口处升压水头：19%H0＝0.19×42.5＝8.08（m）管道中点的降压水头：28%H0＝0.28×42.5＝11.9（m）管道中点的升压水头：7%H0＝0.07×42.5＝3（m）

水泵的飞逸转速：130%H0＝1.3×1480＝1924（r/min）

以上计算按不装有逆止阀时的管道计算断电停泵水锤的各种参数，最大逆转速的限值可根据山西省夹马口泵站的经验

所以系统能正常运行。

3.计算最大的水锤压力

在管道中点处：钢筋混凝土管长L＝118.5/2－0.59－10－8＝40.66（m）

支管计算：Sf＝10.28n2L/d5.33＝10.28×0.0142×40.66/0.65.33

因此最水锤压力为5kg/cm2