水力计算与水锤分析之完美对策-KYPIPE-SURGE应用_20150923_CN
管道系统中的水锤及其防护研究
管道系统在工业、化工等领域中的应用非常常见，而水锤现象又是管道系统的一种常见危害，一旦发生水锤现象，轻则带来一定的经济损失，重则会对人员的生命安全带来很大威胁，因此，需要引起足够的重视。
造成水锤的原因是多样的，比如发生了事故停泵、阀门快速关闭等，如何才能采取有效的防护措施对水锤现象进行防范，正是本文即将探讨的内容。
1 水锤现象及其危害所谓水锤现象，主要是指在突然断电或者阀门关闭太快时，由于压力水流的惯性，产生了水流的冲击波，就像是锤子敲打一样，因此叫做水锤。
通常情况下，水流冲击波会产生较大的敲打力，对阀门或者水泵等设施带来很大的破坏。
相应的，“水锤效应”主要是指在水管的内部，由于管壁光滑，水流动自如，当打开的阀门突然被关闭，水流就会对管壁以及阀门产生一个较大的压力，同时产生破坏作用，这种破坏作用就称为“水锤效应”。
水锤效应又分为正水锤以及负水锤两种，其中负水锤主要是在阀门被突然打开的状况下发生的，其破坏力并不如前者那样大。
2 管道系统中水锤防护的适用范围及防护措施2.1 水锤防护措施的适用范围在工业管道中，一般采用压力输水的形式，在输水的过程中很容易发生水锤危害，其中尤以停泵的水锤危害更为严重。
笔者根据自身经验，认为如下几种情况比较适用于采用水锤的防护措施，一是单管向高处输水，而且供水地形的高差在20米以上；二是水泵有着较大的扬程；三是输水的管线距离过程，同时管线经过的地形也较为复杂；四是输水管道内的水流速度较大；五是在自动化的泵站中阀门关闭过快。
2.2 设计过程的水锤防护措施由于设计不合理导致的水锤危害事故也经常发生，因此，需要从设计过程就开始加强对水锤防护措施的应用。
对设计者而言，首先需要对各种可能发生的水力过程进行分析，这不仅利于在设计中选择最佳方案，降低工程造价，还能够在运行中提高系统的安全可靠性。
而目前在对其分析中，主要将数值计算的方法应用在电子计算机之中进行模拟，然后再结合获取的模拟计算结果制定相应的防护措施。
水锤的计算资料讲解
水锤的计算水锤的计算电站有压引水系统中，由于管道阀门突然启闭或水轮机突然失去负荷等原因，将引起压力管道、水轮机蜗壳的等压强和流速等水力要素随时间急剧变化。
明渠或河道中，因暴雨径流、潮汐、溃坝、闸门启闭、水电站或水泵站的调节以及地震影响等，都会引起明渠或河道上下游水位、流量等水力要素随时间的变化，这些都属于非恒定流现象。
从物理本质上讲，上述有压管道或明渠的非恒定流都属于某种扰动引起水流中流速、压强、流量、水位等水力要素的变化，并沿管道或明渠的上下游发展的现象。
在物理学中把这样的扰动在介质中的传播现象称为波。
有压管道和明渠中的非恒定流就是这样一种波，波所到之处，破坏了原先的恒定流状态，使该处的水力要素随时间发生显著变化。
由于有压管道没有自由表面，非恒定流现象表现为压强和密度的变化和传播，因此需要考虑液体的可压缩性和管壁弹性变形的影响。
而明渠水流有自由表面，非恒定流现象表现为水位、流量的变化和传播，液体的密度可视为常数。
可见，这两种波传播特点是不一样的，有压管道非恒定流产生的波要以弹性波的形式传播，水流运动过程中起主要作用的力是惯性力和弹性力；而明渠非恒定流主要以重力波的形式传播，水流运动过程中起主要作用的力是惯性力和重力。
两者的共同点是流速和流量均随时间发生显著变化。
本章先研究有压管道非恒定流。
在有压管道系统中，由于某一管路元件（如阀门）工作状态的突然改变，导致液体的流速发生急剧变化，同时引起管内液体压强大幅度波动，这种压强波动在管道中交替升降来回传播的现象称为水击现象。
由于发生水击现象的同时，可能伴随着发生锤击管壁般的响声，故水击又称水锤。
水击可能导致管道系统强烈振动、出现噪声和气穴，甚至使管道严重变形或爆裂。
管道系统中阀门的突然开启或关闭、管道系统中水泵的突然停机、水电站在运行过程中由于电力负荷的突然改变而迅速启闭导水叶或闸阀等，都是工程实际中常见的水击现象。
另外在水电站引水系统中，为了削弱水击影响的强度和范围，常在引水系统中设置调压井。
谈压力供水管路水锤事故的安全防治
谈压力供水管路水锤事故的安全防治[摘要] 分析输配水供水管道系统中水锤产生的原因及其危害,提出水锤的安全预防措施,为保障输水管道系统正常运行提供参考。
[关键词] 水锤爆管直接水锤间接水锤水锤峰值引起爆管破坏的最直接原因就是水锤破坏，输配水管道系统产生水锤的原因是多种多样的。
一般来说主要是由于系统排气不畅，阀门开启、关闭太快或突然停电，产生强烈的水流冲击波，破坏管道及阀门。
本文将对管路系统水锤产生的危害、原因、类型、及安全防治措施进行探讨。
1.水锤产生的原因在长距离输水管道中,由于水泵、阀门的突然开启或关闭等外界原因使管内流速急剧变化，造成管道系统内的压力突然升高或降低,产生巨大的压力波动，在压力低于水的汽化压力时,水柱就被拉断,产生柱状分离。
在空腔处的水流弥合时将产生强烈的撞击,管道中的水流快速升压，形成水锤。
经过长期的工程实践和检测，发现由于管路压力波动形成管道系统水锤的主要因素有：停电导致水泵加压出现问题；关闭水泵；水泵启动；阀门开启；阀门关闭、；止回阀突然关闭；迅速变化的水量需求；水池水位迅速改变；管道破裂；消防栓开启；消防栓关闭；进行冲所厕所等水利活动；空气阀关闭；空气阀失效；调压塔出水；水池进水阀关闭；水流速度发生改变。
一般启动水锤不大,只是真空情况下,管中空气不能排出而被压缩时才会加剧水位压力的变化;关闭水锤在正常操作时不会引起过大的水锤压力;突然停电或事故停泵所产生的水锤往往较大,水锤压力值可达到工作压力的1.5~3.0倍。
2.管道系统中水锤造成的危害2.1引起管道强烈振动,管道接头断开,破坏阀门,严重的造成管道爆管,供水管网压力降低,形成水的流失，不能正常供水;严重时会造成城市积水、内涝等次生危害。
2.2管路形成低压时，有时会形成极端的低气压条件，如果管道壁厚较薄，会造成真空压扁管道，管路系统低压一般都会损坏管道接头，导致管道接头泄露，破坏供水管道内部、外部的护衬材料，导致管道使用寿命受损。
第九章水锤计算的解析法
第九章水锤计算的解析法第九章介绍了水锤计算的解析法。
在实际工程中，由于液体具有不可压缩性质，流体在管道中的快速停止或启动过程中会导致水锤现象的产生，造成管道或设备的损坏。
因此，为了减轻水锤对管道和设备的影响，必须对水锤进行计算和分析。
水锤的产生主要是由于流体的不可压缩性质和管道系统中存在的阀门、泵或其他设备的控制操作引起的。
当阀门突然关闭或泵突然停机时，流体会因为不可压缩性和管道的弹性特性而产生压力波动，从而引起水锤现象。
解析法是一种基于数学模型的计算方法，可以通过瞬态水力动力方程和其他相关方程来计算水锤的冲击压力和变化。
解析法的基本思想是将水锤过程分为几个阶段，并根据每个阶段的特点和方程来进行计算。
解析法的计算步骤如下：1.确定水锤过程的各个阶段。
水锤过程可以分为起动阶段、减速阶段和稳定阶段。
起动阶段是指在水锤开始时流体的速度从初始速度突然变为零的阶段；减速阶段是指流体从零速度逐渐恢复到稳定状态的过程；稳定阶段是指流体达到稳定流动状态后的过程。
2.确定各个阶段的关键参数。
关键参数包括流体的密度、管道的长度、管道的直径、阀门的关闭时间等。
3.根据水力动力方程和其他相关方程，建立起动阶段、减速阶段和稳定阶段的数学模型。
4.根据数学模型，求解出各个阶段的冲击压力和变化。
5.根据计算结果，判断水锤造成的冲击压力是否超过了管道或设备的承受能力，如果超过了承受能力，则需要采取相应的措施来减轻水锤对管道和设备的影响。
解析法的优点是计算过程相对简单，并且可以得到较为准确的结果。
然而，解析法也存在一些缺点，例如需要准确地测量和确定各个阶段的关键参数，这对于实际工程来说可能是困难的。
此外，解析法对于较为复杂的系统可能会有一定的局限性。
总之，解析法是一种计算水锤的有效方法，可以通过建立数学模型来计算水锤过程中的冲击压力和变化。
但是，在实际应用中需要注意确定各个阶段的关键参数，并且在计算结果的基础上采取相应的措施来减轻水锤对管道和设备的影响。
灌溉系统中水锤的解决方案
灌溉系统中水锤的防治办法供水管道总会产生一阵阵有节奏的异响，作为工程人员我们应知道，这是水锤现象会危害我们的管网及设备，必须尽早处理及时预防。
一、何为水锤现象？在有压力管路中，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵机组突然停机）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。
液体在管内流动时，它具有动能，当液体突然停止，它的运动能量必须被消除。
这时能量变成自停止点开始的高压波，以近声音的传播速度沿管路系统来回传递，使管内液体膨胀并撞击管路，发出刺耳的噪声。
也就是说：快速地开泵、停泵、开关阀门，使水的流速发生急剧变化，就是产生水锤现象的基本原因。
二、水锤的危害水锤效应有极大的破坏性：由于水锤的产生，使得管道中压力急剧增大至超过正常压力的几倍甚至十几倍、几十倍，其危害很大，严重时会引起管道的破裂，影响生产和生活。
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。
水锤现象可以破坏管道、水泵、阀门、并引起水泵反转，管网压力降低等。
三、常见水锤现象的原因分析及对策既然管道系统内水的流速的急剧变化是产生水锤的基本原因，我们有必要对此展开深入地探讨，以便寻求应对之策。
1.各种阀门突然开启或关闭，水泵机组突然停机或开启将响应太快调整为响应迟钝，比如延长开阀和关阀时间，选择开关动作迟钝的阀门，或者选择关键点位安装止回阀。
2.输水管道中水流速度过大；管道过长，且地形变化大降低输水管线的流速，可在一定程度上降低水锤压力，但会增大输水管管径，增加工程投资。
输水管线布置时应考虑尽量避免出现驼峰或坡度剧变。
减少输水管道长度，管线愈长，水锤值愈大。
高山地区灌溉可选择截断管道减压的方式，解决管道铺设过长的问题。
也可采用增加专用阀门的方式进行水锤的消除。
采用水力控制阀：一种采用液压装置控制开关的阀门，一般安装于水泵出口，该阀利用机泵出口与管网的压力差实现自动启闭，阀门上一般装有活塞缸或膜片室控制阀板启闭速度，通过缓闭来减小水锤冲击，从而有效消除水锤。
输水管路水力计算对水锤防护措施的影响
输水管路水力计算对水锤防护措施的影响陈卓;王中【摘要】文章通过对水锤现象的分析、分类以及计算方法的研究,寻找杜绝水锤发生的措施,利用先进的水锤计算软件PIPENET精确地计算摩阻系数n值范围,以此杜绝水锤现象的发生,并通过模拟计算寻找到了摩阻系数n值的最佳取值范围.【期刊名称】《西藏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】9页(P116-124)【关键词】输水管道;水锤;PIPENET软件;摩阻系数【作者】陈卓;王中【作者单位】湖北职业技术学院建筑技术学院湖北孝感432000;湖北职业技术学院建筑技术学院湖北孝感432000【正文语种】中文【中图分类】TU991.3水力损失计算结果的不同，会对水泵的选型以及管路系统的压力造成影响，而管路系统的水锤防护问题大都是从管路的压力着手进行研究，如在管路系统中的水力损失计算过小时，则在管路防护中管材的抗压力会较小，一旦发生水锤，容易导致爆管。
由于水锤对管道系统有着极大的破坏性，一旦发生爆管，将会对人们的生产安全和生活造成极大的影响。
反之，若计算水力损失过大，会使选泵的型号较大，对管路的维护和资源节约都会造成较大的影响。
因此，从管网的设计、施工一直到运行阶段，都要对水锤采取一系列措施来降低爆管的发生。
研究水力计算的误差对水锤防护的影响，以及电算法软件pipenet在水锤计算过程中的应用就显得尤为重要。
由于我国南北降水不均匀，人口底子大，很多地方都需要长距离输水，在长距离输水工程的设计中，一旦水锤防护措施没做好，将造成重大的经济损失。
所以，输水管道的安全防护有着非同寻常的现实意义，政府相关部门与工程技术人员须对其高度重视。
1 水锤的理论分析1.1 水锤的定义及其分类水锤又称水击。
水(或其他液体)输送过程中，由于阀门突然开启或关闭、水泵突然停车、骤然启闭导叶等原因，使流速发生突然变化，同时压强产生大幅度波动的现象[1]。
由于流体具有动能和一定程度的压缩性，因此在极短的时间内流量的巨大变化将引起对管道的压强过高和过低的冲击。
长距离供水管道水锤分析优化与应用研究
长距离供水管道水锤分析优化与应用研究长距离供水管道水锤分析优化与应用研究摘要：水击是长距离供水管道系统中的常见问题，它可能导致管道爆裂、泄漏等安全隐患，并对管道运行稳定性和供水质量造成不利影响。
本研究旨在分析长距离供水管道中的水击问题，并提出相应的优化措施和应用研究，以确保管道系统的安全稳定运行。
1. 引言长距离供水管道是城市和农村供水系统的重要组成部分，其作用是将水源地的水源输送到用户所在的位置。
然而，供水管道中会遇到水击问题。
水击是由于管道中水流速度和压力的急剧变化引起的瞬时液压冲击，可能对管道系统造成严重破坏。
因此，研究长距离供水管道的水击问题，进行优化与应用研究，具有重要意义。
2. 长距离供水管道水击分析在长距离供水管道系统中，水击问题会随着供水管道的设计、运行和维护等因素而产生。
目前，常用的分析方法包括数值模拟和实验研究。
数值模拟可以通过计算水流速度与压力的变化来预测水击的发生。
实验研究可以通过在实际管道上进行实测来获取数据，并验证数值模拟的结果。
通过对长距离供水管道中的水击进行分析，可以了解水击的机理和特征，以便更好地优化管道系统的设计和运行。
3. 长距离供水管道水击优化措施为了解决长距离供水管道水击问题，需要采取一系列优化措施。
首先，合理设计管道系统，根据水源地和用户位置的距离、高差等因素，确定管道直径和材质。
其次，在系统中设置阀门、消声器等装置，用于调节水流速度和压力的变化。
此外，还可以采用自动控制系统，通过监测和调节水压，减小水击的发生。
最后，加强管道的维护和检修工作，及时修复漏水和破损等问题，以确保管道系统的稳定运行。
4. 长距离供水管道水击应用研究长距离供水管道的水击问题不仅在理论研究中需要关注，也需要在实际应用中进行研究。
通过实地调研和数据分析，可以了解不同地区和不同管道系统中水击问题的发生频率和程度。
同时，还可以比较不同优化措施的效果，并提出相应的改进方案。
此外，还可以开展培训和宣传活动，提高用户和维护人员对长距离供水管道水击问题的认识和应对能力。
水锤消除措施
水锤消除措施什么是水锤？在液体管道系统中，当液体的流体动能被迅速中断或减小时，会产生一种压力波，这种压力波被称为“水锤”。
水锤是由于液体流动突然停止或减速造成压力突增，然后再回弹至原来状态的现象。
水锤现象通常发生在管道中，但也可能出现在其他液体输送系统中。
水锤的产生主要取决于四个因素：管道的减速时间、流体的速度、流体的密度和管道的长度。
当这些因素发生变化时，水锤现象会更加显著。
水锤对管道系统的影响水锤对管道系统会产生很大的负面影响，包括但不限于以下几个方面：1.机械破坏：水锤会产生剧烈的压力波，对管道和连接件造成冲击和振动，导致机械破坏甚至破裂。
2.噪音和震动：水锤现象会产生剧烈的噪音和震动，对周围环境和人员造成不良影响。
3.能耗增加：水锤会引起管道内能量的反复转化，导致能耗增加。
因此，为了避免以上负面影响，我们需要采取一些水锤消除措施。
水锤消除措施以下是一些常用的水锤消除措施：1. 安装补偿器补偿器是一种能够吸收管路中压力波的装置，它能够稳定管道系统的压力。
补偿器有多种类型，包括弹性元件、液力耦合器和蓄能器等。
安装补偿器可以有效减少水锤的发生。
2. 避免突然关闭阀门突然关闭阀门是水锤产生的主要原因之一。
因此，在操作管道系统时，应避免突然关闭阀门，而是采取缓慢关闭的方式，以减少水锤发生的可能性。
3. 使用减压阀和隔离阀减压阀可以控制管道系统的压力，并避免过高的压力波产生。
隔离阀可以将管道系统分割成若干部分，从而减少压力波的传播范围。
4. 定期检查和维护管道系统定期检查和维护管道系统是预防水锤发生的重要措施。
应及时修复漏水、破裂和磨损等问题，确保管道系统的正常运行。
5. 使用减震器减震器是一种能够吸收震动和冲击力的装置，可以帮助减少水锤的发生。
在管道系统中安装减震器可以有效降低水锤现象的影响。
总结水锤是液体管道系统中常见的问题，可以给管道系统带来严重的影响。
采取合适的水锤消除措施是预防水锤发生的有效方法，包括安装补偿器、避免突然关闭阀门、使用减压阀和隔离阀、定期检查和维护管道系统以及使用减震器等。