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压力管道水锤现象及防止措施

发布日期: 2018.12.05
管道在安装完毕后通常须通水试压,在试压时需要一个重要的步骤:将管道内的空气排放干净,否则通水试压会引起水锤,导致管道破裂。那么水锤现象是什么?它是如何引起及防范呢?
压力管道水锤现象及防止措施
压力管道水锤现象及防止措施
1、水锤现象?
在有压力管路中,由于某种外界原因(如阀门突然关闭、水泵机组突然停车)使水的流速突然发生变化,从而引起水击,这种水力现象称为水击或水锤。
因开泵、停泵、开关闸阀过于快速,使水的速度发生急剧变化,特别是突然停泵引起水锤,可以破坏管道、水泵、阀门、并引起水泵反转,管网压力降低等,所以,预防水锤发生极为重要。
水锤效应是指在水管内部,管内壁光滑,水流动自如。当打开的阀门突然关闭,水流对阀门及管壁,主要是阀门会产生一个压力。由于管壁光滑,后续水流在惯性的作用下,迅速达到最大,并产生破坏作用,这就是水利学当中的“水锤效应”,也就是正水锤。在水利管道建设中都要考虑这一因素。相反,关闭的阀门在突然打开后,也会产生水锤,叫负水锤,也有一定的破坏力,但没有前者大。
2、水锤效应有何危害?
水锤效应有极大的破坏性:压强过高,将引起管子的破裂,反之,压强过低又会导致管子的瘪塌,还会损坏阀门和固定件。
当切断电源而停机时,泵水系统的势能将克服电动机的惯性而命令系统急剧地停止,这也同样会引起压力的冲击和水锤效应。
压力管道水锤现象及防止措施
压力管道水锤现象及防止措施

3、发生水锤的原因与防治措施如下:


为了防止水锤现象的出现,可采取增加阀门起闭时间,尽量缩短管道的长度,在管道上装设安全阀门或空气室,以限制压力突然升高的数值或压力降得太低的数值。目前国内常采用的停泵水锤的计算方法有:图解法和数解法,电算法也在逐渐采用。

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Bentley Haestad HAMMER 是一种功能强大但易于使用的软件,它能帮助工程师分析复杂的水泵系统和管网从一个稳态过渡到另一稳态的瞬间变化。

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HAMMER是一个在水、污水、工业和采矿系统中发生的水力瞬变现象(水锤)的精确计算和高级数字模拟器。为减少工程师的工作量,它简化了数据输入,使您能集中精力于观察、改进和快速专业地表达您的结果。HAMMER可以处理任何一个管道流体或系统的数学模型和状态模拟,并且它还能解决更大范围的问题。

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a.开关阀门过快引起的水锤:
(1) 延长开阀和关阀时间。
(2) 离心泵和混凝泵应在阀门半闭15%-30%时而不是全关时停泵。
b.泵引起的水锤
(1) 排除管道内的空气,使管道内充满水后再开启水泵,凡是长距离输水管道的高起部位都应设自动排气阀。

(2) 停泵水锤主要因出水管止回阀关闭过快引起,因此,取消止回阀可以消除停水泵水锤的危害,并且可以减少水头损失,节约电耗;目前经过一些大城市的实验,认为一级泵房可以取消,二级泵房不宜取消;取消止回阀时应进行停水锤压力计算,为减少和消除水锤,目前常在大口径管道上安装微阻缓闭止回阀。采用缓冲止回阀、微闭蝶阀安装在大口径的水泵出水管上,可有效的消除停泵水锤,但因阀门动作时有一定的水量倒流,吸水井须有溢流管。紧靠止回阀并在其下游安装水锤消除器。