在长距离输水工程中,中继泵站是保障供水稳定的核心节点,但其运行过程中极易因阀门启闭、水泵启停等操作引发水锤效应。这种压力冲击波的瞬时压强可达正常工作压力的数倍,轻则导致管道剧烈振动、接头断裂,重则引发爆管、设备损毁甚至泵房淹没。如何系统性预防水锤效应,成为中继泵站安全运行的关键课题。
一、工程设计与布局优化:从源头降低风险
水锤效应的强度与管道长度、地形高差及流速密切相关。在工程规划阶段,需通过优化布局减少风险因子。例如,将单一长距离泵站拆分为多级泵站,中间设置吸水井衔接,可缩短单级泵站扬程,降低停泵水锤值。太原市集中供热工程通过双泵站接力输水,使管网输配能力提升40%,同时减少单级泵站压力波动。此外,管道设计应避免陡峭坡度与驼峰地形,每公里设置1-2个自动排气阀,防止气囊积聚引发气锤效应。

二、设备选型与安装:构建多重防护屏障
核心设备的选型直接影响水锤防控效果。缓闭止回阀通过分阶段关闭阀门(如3-7秒内关闭70%-80%,剩余20%-30%在10-30秒内缓慢闭合),有效消减压力冲击。某热电厂项目在18.5公里双管热水管网中安装6台缓闭止回阀,使水锤压力降低60%以上。对于高扬程泵站,可增设水锤消除器,当管道压力低于设定值时自动排水泄压,保护干管长度不超过800米。
在特殊场景下,调压塔与气压罐可提供补充防护。双向调压塔通过向管道补水或泄压,维持系统压力稳定;气压罐则利用气体压缩特性吸收压力波动,适用于地形高差超过20米的输水工程。例如,某山区泵站通过修建双向调压塔,成功将水锤压力控制在正常值的1.5倍以内。
三、智能控制与运维管理:实现动态风险管控
数字化技术的引入为水锤防控提供了新手段。PLC自动控制系统通过实时监测管网压力,反馈调节水泵转速与阀门开度,实现恒压供水。某高层建筑供水系统采用该技术后,压力波动幅度降低80%,水锤发生率趋近于零。此外,智能预警系统可模拟水锤演化过程,提前识别风险点。例如,通过建立管网水力模型,预测阀门关闭时间对压力峰值的影响,为操作规程优化提供依据。
运维环节的细节管理同样关键。定期检查止回阀密封性、排气阀灵敏度及管道支墩强度,可避免设备老化引发的次生灾害。某泵站因未及时更换锈蚀止回阀,导致停泵时阀门卡滞,引发管网爆裂事故,造成直接经济损失超百万元。因此,建立设备全生命周期档案,制定差异化维护计划,是保障泵站长期安全运行的基础。
四、综合防护体系:多技术协同增效
单一防护措施往往存在局限性,需构建“设计-设备-控制-运维”四位一体防控体系。例如,在长距离输水工程中,可同时采用缓闭止回阀、水锤消除器与双向调压塔,形成三级防护网络;在智能泵站中,将PLC系统与压力传感器、流量计联动,实现数据驱动的精准调控。通过技术融合与场景适配,中继泵站的水锤防控能力将实现质的提升,为长距离输水工程的安全稳定运行提供坚实保障。