大流量高揚程長距離輸水工程供水泵站常采用二階段液控調節蝶閥來最大限度降低關閥水錘。小角度關閥時間長，加之常規關閥停泵的方式，通常會引起機組、管路及閥門較大的振動。從泵站實際特點出發，盡量縮短關閥時間，改變常規關閥停泵方式，有效減小了振動和噪聲。

1、工程概況

　　紹興市小舜江輸水工程位于紹興市湯浦鎮馮家埭村。水泵輸水系統的進口水庫(湯浦水庫)正常蓄水位為32m，死水位為12m;調節水庫(達郭水庫)最高調節水位70m，最低調節水位65m。工程任務根據凈水量要求，利用夜間低谷電能從湯浦水庫提水到調節水庫(達郭)，經調蓄后，由輸水隧洞全天候連續向凈化調節前池自流輸水。取水隧洞總管全長672.4m，出水隧洞全長3912m，隧洞開挖洞徑4.5m，襯后直徑3.7m，素噴后洞徑為4.3m，錨噴后洞徑為4.2m，未襯段洞徑近似為4.5m，出水隧洞出口位于達郭水庫。泵站共有4臺機組，其技術參數如下：水泵型號YJG48-20I，設計揚程H52.7m(1#、2#水泵)、57.2m(3#水泵)、49.7m(4#水泵)，設計流量Q5.0m3/s(1#、2#、4#水泵)、5.3m3/s(3#水泵)，額定轉速N=500r/min，電機功率P=3500kW，水泵轉矩m=5645kgf·m(1kgf=9.8N)，轉動慣量GD2=3817kgf·m2，最大幾何揚程58m，此時泵的工作揚程為61m。兩泵并聯運行時管道阻力參數K=0.0236s2/m5。

2、泵站特點及現存問題

　　泵站特點：①運行方式：泵站是利用夜間低谷電能運行，每天晚上22：00開泵，到第二天上午8：00關泵，為“2用2備”。②水泵運行方式一直采用“關閥啟泵，關閥停泵”的工作方式，即水泵出口閥完全關閉后再停泵。③液控閥關閉規律：快關時間為20s，總關閥時間100s，中間轉折開度15°。原關閥時間是以控制水錘壓力為主要目標，最大內水壓力控制值72m，接近于水泵出口額定壓力的1.2倍，滿足“最高壓不超過水泵出口額定壓力的1.5倍”規范設計要求，并留有一定安全余量。

　　存在問題：在停泵過程中，水泵及出口閥振動過大，尤其是閥門關閉至小角度時，振動非常劇烈。而小舜江輸水泵站泵機組頻繁啟停，啟停時激烈的水力振動不可忽略。而原關閥時間過長，特別小角度關閥關閉時間過長，此時閥門水頭損失非常大(開度為15°時水頭損失系數ξ=200)。泵(特別是高揚程大流量的渦殼泵)，長時間在極小流量運行時振動和噪聲將會成倍增加。運行7年多來，工作閥門多次遭到損壞，泵檢修頻繁。為了解決或減小機組及閥門振動過大的問題，結合工程實際情況，優化工作閥門關閉規律，并對失電工況下水力過渡過程進行校核計算分析，以盡量減少水泵出口閥關閉時間為主要優化目標，并在停泵方式上進行改進。

3、停泵方式分析及改進

3.1、分析

3.1.1、關閥時間

　　提高壓力控制值，來縮短關閥時間，特別要縮短小角度關閥時間。最后綜合考慮取最大壓力控制值為91m，首先必須滿足輸水管道的壓力強度要求，同時仍滿足最高壓力不超過水泵出口額定壓力的1.5倍的規范設計要求。

3.1.2、停泵方式

　　采用目前使用的“關閥停泵”的方式，難以解決停泵及關閥過程中的劇烈水力振動。根據水泵的工作特性分析：水泵動力中斷之后在慣性作用下繼續減速旋轉，由于水泵的慣性一般比管道水流的慣性大，因而管道流速減小到零繼而開始倒流時，水泵仍繼續減速正轉。只要在泵倒轉之前完全關閉閥門就不會對泵性能造成影響。研究關閥程序就是要在停泵時保護水泵不致發生飛逸反轉，又能使其在關閉最后階段實現緩閉，以減少突然關閉造成的管路中正水錘，達到保護管路的目的。采用在閥門某一小角度時停泵只要確保泵機組不反轉，即對泵機組的使用壽命沒有影響，而且可減輕劇烈的水力振動，縮短劇烈振動的時間。結合泵站實際供水方式，正常停泵每天都在發生，而事故停泵畢竟是小概率事情，兩者的控制值應有所區別。即正常停泵時保證水泵不反轉，可確保對泵機組使用壽命沒有影響，水錘正壓應留有足夠的安全余量，對輸水管道幾乎沒有影響。事故停泵時不發生飛逸反轉，水錘正壓控制在安全范圍內。

3.2、采取的措施

　　(1)快關時間20s，總關閥時間45s，中間轉折開度15°。經計算機模擬計算：2臺水泵(2#與3#)并聯穩定運行，同時失電，出口閥按給定規律關閉時，水泵出口最大內壓90.8mH2O，最大反轉速度307r/min。

　　(2)現水泵停泵方式：當出口閥關至12°時切斷水泵機組電源，出口閥按以上給定規律完成關閉。經模擬計算單臺水泵運行，按現停泵方式(3#)水泵出口最大內水壓力值(79.25m)，且水泵不發生反轉。經模擬計算2臺水泵并聯運行，按現停泵方式(3#)時最大內水壓力值較小，且水泵不發生反轉。

3.3、改造后效果分析

　　(1)振動使用情況分析：原方式閥門從12°到全關閉需要運行時間為80s，泵及閥門劇烈振動時間為80s。現方式閥門從12°到全關閉只需要20s，但泵從12°起劇烈振動幾乎立刻消失，相對原方式閥門劇烈振動時間縮短了60s。

　　(2)改進措施也可達到一定的節能效果。

4、結論

　　利用抽水蓄能原理供水，每天頻繁啟停泵，故不應忽略停泵及關閥過程中劇烈水力振動。在確保事故停泵安全前提下，適當增大水錘控制值，合理縮短小角度關閥時間，并改變泵的停泵方式，實際運行證明，這些措施可有效減少機組、液控閥及連接管路的振動，延長泵機組及閥門的檢修時間。