本刊記者 張 欣

水錘泵是一種利用超低水頭可再生能源自動(dòng)泵水的水力機(jī)械，它利用水動(dòng)力自動(dòng)周期性誘發(fā)水錘現(xiàn)象把一部分水從低處連續(xù)輸送到高處。水錘泵的優(yōu)點(diǎn)是：動(dòng)力來源于水流本身，不用電、不用油及其他能源；能量利用率高，最高效率達(dá)75%, 而現(xiàn)有小型電動(dòng)水泵機(jī)組的最大效率在50%左右；可靠性高，使用壽命可達(dá)200多年；無需修建泵房，可無人值守，工程建設(shè)投資和運(yùn)行維修費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)泵站。

傳統(tǒng)水錘泵存在的主要問題是：工作時(shí)產(chǎn)生的水錘噪聲常常在90～130分貝，會(huì)使人產(chǎn)生耳內(nèi)刺痛的感覺，是一種嚴(yán)重的噪音污染。因此,目前國內(nèi)外把水錘泵的應(yīng)用定位在農(nóng)村或者人口稀少的地區(qū)，無法在城市人口密集區(qū)使用，其主要原因就是它的噪聲不滿足噪聲環(huán)境要求。此外, 傳統(tǒng)水錘泵功率較小，最大的水錘泵進(jìn)口直徑為250mm，不滿足大規(guī)模開發(fā)低水頭能源的發(fā)展要求。

近年來，中國水利水電科學(xué)研究院教授楊開林研究團(tuán)隊(duì)致力于新環(huán)保型消音水錘泵的研究，基于流體動(dòng)力學(xué)與水錘理論對(duì)水錘泵技術(shù)進(jìn)行深入研究,在水力性能、高效率、低噪聲、大型化等關(guān)鍵技術(shù)方面取得重大突破。目前世界上首臺(tái)新環(huán)保型消音水錘泵已經(jīng)研制成功，并在北京市涼水河甘石橋河道中投入試運(yùn)行。該泵進(jìn)口直徑達(dá)500mm，是世界單機(jī)功率最大的水錘泵。

新環(huán)保型消音水錘泵的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是：首先，發(fā)明了空氣罐內(nèi)置輸水閥和空氣閥的新技術(shù)，以及水下鋪設(shè)動(dòng)力管、輸水管、水錘泵的隔音減噪新技術(shù)，可將水錘泵噪聲控制在70分貝以內(nèi)，滿足城市和人口密集區(qū)的噪聲環(huán)保要求；其次，發(fā)明了水力自控工作閥閥瓣水推力的新技術(shù)，解決了高作用水頭時(shí)如何防治閥瓣瞬時(shí)關(guān)閉的劇烈撞擊疲勞破壞和劇烈振動(dòng)的世界性技術(shù)難題；第三，發(fā)明了在水錘泵中設(shè)置導(dǎo)流裝置與能量回收裝置的新技術(shù)，使得泄水閥的阻力系數(shù)不到傳統(tǒng)水錘泵的70%，大大提高了效率和防止空蝕破壞的能力，實(shí)測最高效率達(dá)到76%，并且同樣作用水頭條件下的輸水流量比國外水錘泵高15～30%；第四，提出了閥瓣運(yùn)動(dòng)與水錘壓力變化函數(shù)關(guān)系，解決了水錘泵大型化的關(guān)鍵理論問題。

目前，我國城市中存在大量的超低水頭可再生能源沒有開發(fā)，由自然跌水、橡膠壩、溢流堰、再生水（中水）入河湖形成的低水頭落差星羅棋布遍及全國。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國的橡膠壩已建成約5000座，近年來更是以每年新建300座左右的速度發(fā)展?！丁笆濉比珖擎?zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃的通知》提出，“十二五”期間，再生水利用設(shè)施建設(shè)投資304億元，新建污水再生利用設(shè)施規(guī)模2675萬立方米/日，其中大量再生水將補(bǔ)入市內(nèi)河湖，形成1～5米落差的超低水頭能源。遺憾的是，這些超低水頭能源沒有得到開發(fā)利用，白白流失。

此外，海洋波浪能也屬于超低水頭可再生能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球海洋波浪能功率可達(dá)700億千瓦（三峽裝機(jī)總裝機(jī)容量0.225億千瓦）。我國擁有巨大的海洋能源潛力，大陸海岸線長達(dá)18000多千米，有7000多個(gè)島嶼需要保衛(wèi)和開發(fā)利用，沿岸波浪能的總功率約為0.7億千瓦（三峽裝機(jī)總裝機(jī)容量的3.1倍）。

顯然，利用新環(huán)保型消音水錘泵開發(fā)超低水頭能源具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。