矿井排水中水锤现象分析计算及解决办法
解决水锤最简单的方法
解决水锤最简单的方法一什么是水锤？在压力管道中，由于某种外界原因（阀门开启或关闭太快、水泵突然停止）使液体流速急剧改变，造成瞬时压力显著、反复、迅速变化，从而对管道及阀门等产生强大的水流冲击波，以及出现“空化”现象，就像锤子敲打一样，并伴随着“bang bang”的水击声，所以叫水锤。
水锤不仅会发生在水系统中，也同样会发生在我们熟悉的蒸汽系统和冷凝水回收系统中。
这里着重研究蒸汽和冷凝水管网中的水锤问题。
二水锤的危害水锤使管道内的压力急剧增加到正常压力的几倍甚至十几倍，危害极大，影响生产和生活。
如果压力过高，会导致管道破裂；否则，如果压力太低，会导致管道坍塌，还会损坏阀门和固定装置。
三水锤产生的原因1、蒸汽管道的水锤1）、蒸汽管道中的撞击蒸汽分配管道会发生水锤现象。
通常在第一次供给蒸汽时，缓慢关闭阀门可以有效地消除管道内凝结水液位过高引起的水锤，但这种方法对消除蒸汽突然凝结引起的水锤作用不大。
由于冷凝水是引起这两类水锤的关键，所以去除冷凝水是解决这两类水锤发生最有效的解决方案。
蒸汽疏水阀的正确安装至关重要，这样可以瞬时连续的排放出蒸汽配送管道内的冷凝水。
2）、管道布置如果已经按照建议的位置安装了蒸汽疏水阀，但水锤的现在仍然存在。
那么最有可能的原因之一是：管道安装的倾斜度不正确。
如果管道安装的倾斜度不正确，那么冷凝水就不能正常的流入疏水阀，从而在某些位置形成高液位的冷凝水。
蒸汽管道向上倾斜：水锤发生蒸汽管道向下倾斜：没有水锤发生长距离的蒸汽配送管道，只要稍微上升一点就可能导致水锤，当在安装蒸汽管道时，需使用水平仪反复测量管道的倾斜度。
3）、冷凝水积存在分配管线的末端这只水锤发生的一部分原因，为了真正的消除这个问题，需要对其整套的管道系统进行检测找出确切的原因并且制定适当的对策。
2、设备附近的撞击设备中的水锤，就类似于蒸汽配送管道内的水锤，通常是由于高液位的冷凝水积存造成的。
它们之间的区别在于这种类型的水锤即使发生了，设备也能正常的工作。
水锤现象及解决方案
水锤现象及解决方案水锤现象是指在水管路系统中由于液体的流动速度突然改变引起的压力冲击现象。
当液体流速突然减小或停止时，液体中的动能会迅速转化为压力能，导致管道内的压力急剧升高，造成管道震动和噪音，并且可能导致管道破裂。
造成水锤现象的原因可以有多种，包括关闭快门阀或龙头阀时速度太快，泵站停车时突然切断水泵供水，管道阻塞突然消除等。
解决水锤问题的方法也有多种，下面将介绍一些常见的解决方案。
1.安装减压阀：减压阀是一种可以控制管道内液体压力的装置。
通过安装减压阀，可以将管道内的压力稳定在一个合理的范围内，避免压力过高引起的水锤现象。
2.安装减压阀并设置减压缓冲：减压阀的另一种应用方式是在管道中设置减压缓冲器。
减压缓冲器可以通过缓冲液的蓄积和释放，平滑流体压力的变化，减少水锤现象的发生。
3.安装软接头和补偿器：在管道系统中合理安装软接头和补偿器，可以有效吸收由于温度变化和管道运动引起的应力，减少水锤现象的发生。
软接头和补偿器的弹性和柔性可以有效缓冲和分散管道内的压力冲击。
4.安装冲击吸收器：冲击吸收器是专门设计用来吸收水锤冲击的设备。
当水锤现象发生时，冲击吸收器可以通过其内部的空气室吸收和缓解冲击力，并将其释放为稳定的流体压力。
通常情况下，冲击吸收器需要根据具体的管道和工况需求进行设计和安装。
5.控制关闭阀门的速度：关闭阀门时要慢而平稳地关闭，避免突然关闭。
可以使用缓慢关闭装置或控制系统来控制阀门的动作速度，减少水锤现象的发生。
6.增加管道的阻尼：在管道中增加阻尼材料或异材料层，可以有效减少管道震动和噪音，降低水锤现象的发生。
此外，对于一些特殊情况，还可以采取其他措施来解决水锤问题，例如增加管道的直径，调整管道的坡度，安装阀门和阀门组合等。
总之，针对不同的管道系统和工况需求，可以选择适当的解决方案来减少水锤现象的发生。
在设计和安装过程中，需要考虑管道系统的压力稳定性和流体动力学特性，并根据实际情况进行综合考虑和优化设计。
第八节 水锤的计算条件和减小水锤压强的措施
第八节水锤的计算条件和减小水锤压强的措施一、水锤计算条件的选择水锤计算的主要目的是推求管道中的最大和最小水锤压强。
管道中的内水压强是静水压强和水锤压强的代数和。
前者决定于电站的上下游水位，后者则决定于水头、流量、调节时间和调节规律。
管道中的最大内水压强一般控制在以下两种情况：（1）上游最高水位时电站丢弃负荷。
此时电站的流量和水锤压强都不是最大值，但由于管道中的静水压较高，叠加的结果有可能是控制情况。
（2）计算水头时电站丢弃负荷。
这时管道中的静水压较低，但电站的流量和丢弃负荷时的水锤升压较大，叠加的结果也可能是控制情况。
机组转速上升一般控制在这种情况。
水电站流量变化的选择决定于引水系统的布置形式和电气主结线图。
对于单元供水（一管一机）情况，一般应按机组丢弃全负荷考虑。
对于集中供水（一管多机）情况，若与管道连接的所有机组由一个回路出线，则应按这些机组同时丢弃全负荷考虑；若这些机组由两个或两个以上回路出线，则应根据具体情况作具体分析。
管道中的最低压力一般控制在以下两种情况：（1）上游最低水位时电站丢弃负荷，导叶关闭后的正水锤经水库和导叶反射而成的负水锤；（2）上游最低水位时电站最后一台机组投人运行。
尾水管进口的最低压力一般决定于下游最低水位时机组丢弃负荷情况。
调节时间和调节规律的选择应结合机组的转速变化和调速器的特性进行。
二、减小水锤压强的措施减小水锤压强对于降低引水建筑物及机组造价和改善机组的运行条件均有重要意义。
减小水锤压强主要有以下几种措施。
（一）减小压力管道长度减小压力管道的长度，使进口的反射波能较早地回到压力管道的末端，增加调节过程中水锤的相数，加强进口反射波削减水锤压强的作用，从而降低水锤压强。
从水锤计算公式也可看出，减小L可以减小σ，因而可减小ζ。
因此，根据具体的地形地质条件，压力管道的布置应采用尽可能短的路线。
在比较长的引水道中，常设置调压室，利用其底部较大的面积和自由水平反射水锤波，调压室的功用实质上就是缩短压力管道的长度。
水锤现象及解决方案
水锤现象及解决方案概述水锤是一种在管道系统中常见的液压冲击现象，其产生的原因是由于管道中液体流动速度的突变而导致的液体冲击。
水锤现象在工业领域中具有广泛的应用和影响，它可能会导致管道系统的破裂、设备的损坏以及安全事故的发生。
因此，了解水锤现象的机制以及相应的解决方案非常重要。
水锤现象的原理水锤现象的产生是由于管道中流体的突然停止或改变流动方向所引起的。
当流体突然停止或改变方向时，它具有惯性，会继续向前运动。
这将导致压力的快速增加，形成一个冲击波。
这个冲击波将沿着管道传播，并引起管道壁面的振动和应力的集中。
水锤现象对管道系统的影响1.声音和振动：水锤引起的冲击波会在管道系统中产生噪音和振动，影响设备和工作环境的稳定性。
2.管道的破坏：水锤可以导致管道系统的破裂、弯曲或挤压，进而导致泄漏和损坏。
3.设备故障和损坏：冲击波对连接在管道上的设备会产生额外的应力，可能导致设备的损坏和故障。
4.安全隐患：水锤引起的管道破裂和设备故障可能导致液体泄漏，造成员工和设备的安全隐患。
水锤现象的解决方案为了解决水锤现象带来的负面影响，需要采取以下解决方案：1. 装置缓冲器安装装置缓冲器是减轻水锤冲击力的一种常见方法。
这种装置可以通过提供可压缩空间来吸收冲击波的能量，起到缓冲的作用。
装置缓冲器可以是气室或软质管道，它们能够降低水锤引起的压力变化，并减少对管道系统和设备的应力影响。
2. 安全阀和减压阀安装安全阀和减压阀能够有效地控制和调节管道系统中的压力。
这些阀门可以在压力超过安全范围时打开，释放过剩的压力，并保持系统压力稳定。
通过安装这些阀门，可以减少水锤现象的发生和影响。
3. 管道设计和施工合理的管道设计和施工是预防水锤的关键。
在设计和施工过程中，需要考虑流体的速度和流动方向的变化，采取合适的管道直径和角度，避免突然的流动变化。
此外，管道的支撑和固定也需要合理安排，以减少振动和应力的集中。
4. 定期检查和维护定期检查和维护管道系统是预防水锤现象的重要措施。
矿井排水处理站常见问题与解决措施
矿井排水处理站常见问题与解决措施2、检查各加药设备的加药泵、搅拌器处于正常工作状态。
3、检查电气设备处于正常工作状态。
常见问题及处理方法 1、井下上水偏大浮现问题及解决方法：〔一〕、上水偏大水量过大时，在污水全部进入系统的情况下，预处理系统在短时间内处于负荷运行，沉淀池浮现翻泥现象，严重影响出水水质，给后续处理带来极大不便。
〔二〕、水量稳定偏大时，会给系统运行带来一定的艰难。
2、斜管沉淀池浮现翻泥现象问题所在： 1、原水水质较差，或者水量较大。
2、投加药剂量偏低。
3、未按时排泥，系统处于负荷运行。
解决方法： 1、加大 PAC 药量，加强排泥，必要时投加 PAM 药剂。
2、系统需放空彻底清理。
3、压泥机〔1〕、滤带跑偏。
问题所在： 1、气压缺乏。
2、自动纠偏系统不灵敏、解决方法： 1、查看储气罐气压及压泥机调气阀气针是否不低于 0.4。
2、手动调试压泥机两端蛇形感应器及调节气缸的灵敏度，必要时手动调节纠正。
〔2〕、压泥机脱泥饼含水率高。
问题所在： 1、熟化槽出泥絮凝效果差。
〔1〕、 PAM 药液浓度低。
〔2〕、药液投加量偏小。
〔3〕、加药不畅通。
2、清洗喷头阻塞。
3、上泥量控制不稳定。
解决方法： 1、〔1〕、配置药液浓度加高。
〔2〕、加大药液投加量。
〔3〕、主要是清理加药管道 Y 型过滤器滤网。
2、将其喷头管道卸下进行清理。
3、待泥浆絮凝好后，放入浓缩滤带。
〔3〕、不上泥。
问题所在： 1、上泥管道阻塞。
2、回流阀开启过大。
3、污泥泵故障及阻塞。
解决方法： 1、疏通管道。
2、调节回流阀至适当。
3、查看泵体及路线，疏通泵体。
〔4〕、污泥泵频繁跳闸。
问题所在： 1、泥浆浓度高，泵负荷运行。
2、泵体损坏及路线短路。
解决方法： 1、清理污泥池。
2、查看将其原因找出。
4、PAC 加药系统〔1〕、药液无法投参加系统。
存在所在： 1、回流开启过大。
2、加药管道 Y 型过滤器滤网阻塞。
3、药箱积泥过多，将其出药口阻塞。
水锤现象的解决方案
水锤现象的解决方案水锤现象是液体在管道中突然停止或改变流动方向时产生的冲击波和压力变化。
这种现象会给管道系统带来很大的损害，因此需要采取措施来解决水锤问题。
以下是一些常见的水锤解决方案：1.装置减压阀：减压阀可以通过减少管道内的流体压力来减轻水锤问题。
当管道中的压力超过设定值时，减压阀会自动打开，释放掉多余的压力，避免水锤现象的发生。
2.安装软接头：软接头是一种具有良好弹性的管道连接件，能够有效地减缓水锤现象的发生。
软接头可以吸收管道内液体流动时产生的压力冲击，并减少压力的突变，从而保护管道系统免受水锤的影响。
3.添加缓冲器：缓冲器是一种能够吸收水锤能量的装置，通常由气囊或液囊组成。
当水锤发生时，缓冲器会吸收冲击波并释放能量，从而平稳地将压力传递到管道系统，避免对管道造成损坏。
4.调整管道设计：在设计管道系统时，可以采取一些措施来减轻水锤现象的发生。
例如，增加管道的直径、改变管道的坡度和曲线半径等，都可以减小液体流动时的阻力和摩擦，从而降低水锤的程度。
5.安装减震垫：在液体流经管道的转弯处和阀门处安装减震垫可以有效地减缓水锤现象的发生。
减震垫能够吸收和分散冲击力，从而减少压力的突变，并降低水锤对管道的影响。
6.改变流体速度：水锤现象通常在液体流速较高时更容易发生。
因此，通过降低液体的流速可以减轻水锤的程度。
可以通过增加管道的直径、改变流体的流量和调整阀门的开度等方式来改变流体的速度。
7.优化阀门操作：阀门的突然关闭或开启是水锤现象的常见原因，因此操作阀门时需要注意避免突然改变液体流动状态。
可以采用缓慢关闭或开启阀门的方式，以减少水锤现象的发生。
8.采用波纹管道：波纹管道具有良好的柔性和弹性，能够有效地吸收和减缓水锤现象的冲击力。
因此，可以考虑在易受水锤影响的管道段上使用波纹管道，以减少水锤的发生和对管道系统的损害。
9.使用减压阀组合：对于大规模的管道系统，可以采用减压阀组合来解决水锤问题。
减压阀组合可以根据管道系统的需求和特点进行设计和安装，以实现减轻水锤的效果。
水锤及防护措施
水锤及防护措 施
目录
01. 水锤现象 02. 水锤防护措施 03. 水锤防护案例
水锤现象
点击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示 发布的良好效果，请言简意赅的阐述您的观点。
#2023
水锤产生的原因
01
阀门突然 关闭或开 启
02
管道中水 流速度突 然变化
03
水泵突然 停止或启 动
01
02
03
04
水锤的预防
01
合理设计管道 系统，避免急 弯、急缩等容 易产生水锤现 象的部位。
02
采用缓闭式阀 门，减缓水流 速度，降低水 锤压力。
03
安装水锤消除 器，通过泄压、 缓冲等方式消 除水锤现象。
04
定期检查和维 护管道系统， 确保管道、阀 门等设备的完 好性。
水锤防护措施
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02
安装位置：安装在容易产生水锤的管道上
03
安装方法：按照产品说明书进行安装
04
维护保养：定期检查和更换泄压阀和缓冲阀、安全阀等
设备，降低水锤压力
03
合理布置管道，避免急
弯和直角转弯
02
采用柔性连接，降低管
道振动和噪音
01
合理选择管径和壁厚，
避免过大或过小
#2023
控制阀门开关速度
01
01
控制阀门开关速度可以减少水锤 现象的发生
02
02
采用缓闭式阀门可以降低水锤压 力
03
03
采用快速关闭阀门可以减少水锤 现象的影响
04
煤矿排水系统水锤现象与解决方案探讨
０ 引言
煤矿井下排水设施是保证矿井安全生产的重要 设施ꎮ 在排水系统正常排水情况下ꎬ工况参数流量 和压力均比较稳定ꎬ管路中水的流量变化较小ꎬ其压 力也无变化ꎬ排水系统一般不会产生水锤现象ꎮ 但 排水系统出现特殊情况时ꎬ比如停电、设备故障、水 泵关停泵等ꎬ泵不再运行ꎬ排水管中会产生较大地瞬 时速度变化ꎬ产生水锤现象ꎮ 水锤现象对排水系统 有一定的影响ꎬ如果不加以防范ꎬ会对排水系统造成 不良的影响或较大的破坏ꎬ因此ꎬ对矿井排水系统中 水锤现象影响的因素ꎬ以及如何采取防护措施值得
２０１８
张毅. 煤矿排水系统水锤现象与解决方案探讨[ Ｊ] . 煤矿机电ꎬ２０１８ (４) :６１￣６３. ｄｏｉ:１０. １６５４５ / ｊ. ｃｎｋｉ. ｃｍｅｔ. ２０１８. ０４. ０１８
煤矿排水系统水锤现象与解决方案探讨
张毅
( 中煤科工集团 武汉设计研究院有限公司ꎬ 湖北 武汉 ４３００６４)
摘 要: 为了加强煤矿井下水治理ꎬ保证矿井排水系统正常有效地工作ꎬ介绍了矿井排水泵水锤 现象产生的原因、形式ꎮ 以某矿为例结合实际进行水锤压力计算ꎬ分析了水锤现象的危害因素及防 治措施ꎮ 为煤矿防治水锤现象提供了一种借鉴ꎬ在矿井排水系统运行及设备选型设计中ꎬ应充分考 虑水锤现象ꎬ合理选择管件、设备ꎬ避免水锤造成管件、设备损坏ꎬ确保煤矿安全生产ꎮ 关键词: 煤矿排水ꎻ 水锤ꎻ 危害ꎻ 防治措施 中图分类号:ＴＤ７４４ 文献标识码:Ｂ 文章编号:１００１ － ０８７４(２０１８)０４ － ００６１ － ０３
２ 水锤压力的计算校核
以江西丰龙煤矿井下主排水系统为例进行探 讨ꎮ 该矿在副井井底车场附近设置排水泵房ꎬ排水 垂高 ９５８. ７８ ｍꎬ设计选用 ＭＤ３００￣９６ × １１ 型( 额定流 量 ３００ ｍ３ / ｈꎬ额定扬程 １ ０５６ ｍꎬ效率 ７６％ ) 高扬程 耐磨离心泵 ３ 台(１ 台检修ꎬ１ 台备用ꎬ１ 台工作) ꎬ每 台水泵配 １０ ｋＶ、１ ６００ ｋＷ 电动机ꎮ 在水泵新管路 运行时:扬程为 １ ００５ ｍꎬ流量为 ３３３ ｍ３ / ｈꎬ水泵运 行效 率 为 ７６％ ꎻ 在 水 泵 旧 管 运 行 时: 水 泵 扬 程 为 １ ０２２ ｍꎬ流量为 ３０５ ｍ３ / ｈꎬ水泵运行效率为７６. ４％ ꎮ 排水管选用两趟 Φ２７３ × ２０ 无缝钢管ꎬ分段选择壁 厚ꎬ正常涌水期 １ 趟管路工作ꎬ最大涌水期两趟管路 工作ꎬ管路采 用 套 管 焊 接 连 接ꎬ 管 路 沿 副 井 井 筒 敷 设ꎬ用管卡固定在管子梁上ꎮ 矿井主排水泵房排水 系统如图 １ 所示ꎮ 水气重压力增值计算如下:
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矿井排水中水锤现象分析计算及解决办法
【摘要】水锤现象在矿井排水中十分常见，如果不及时防治，会对排水管路造成很严重的破坏，致使管道变形、破裂、泄水，给矿井安全带来隐患和威胁。
文章分析了水锤的成因及计算方法，提出了几点解决方案。
【关键词】停泵水锤；成因；特点；危害；计算；防治
1.水锤的成因及危害
液体流经管路时具有动能，当液体突然停止时，它的运动量必须被消除，能量变成由停止点开始的高压波，它以接近于声速的速度沿着管路系统来回传递。
排水管内液体膨胀并撞击管路，有时震裂管路，伴随着很大的声音，在很短的时间内，流体原来的能量消耗在摩擦和涡流上，但是管路系统却经常在这一时间受到破坏。
水锤是如何产生的？在操作中开关闸阀，启停水泵都会造成水流速度发生急剧变化而产生水力冲击，形成水锤，另外运行中的水泵动力突然中断停泵也会造成水锤现象，尤其在泵组排水能力大、地形起伏高差大、输水管线长或用户要求较高的工作压力的情况下，一旦操作失误或电网跳闸等，就会造成水泵机组突然断电而停泵，这时产生的水锤称为停泵水锤。
在所发生的水锤中，以停泵水锤造成的危害为最大，一般可以达到正常压力的一到四倍甚至更大，致使管路破裂而大量泄水，淹没泵房和设备。
2.停泵水锤的计算原理
停泵水锤的计算有多种方法：图解法、数解法和电算法。
其基本原理是按照弹性水柱理论，建立水锤过程的运动方程和连续方程，这两个方程是双曲线族偏微分方程。
运动方程式为：
连续方程式为：
式中：H ——管中某点的水头
V——管内流速
a——水锤波传播速度
x——管路中某点坐标
g——重力加速度
t——时间
f——管路摩阻系数
D——管径
通过简化求解得到水锤分析计算的最重要的基础方程：
H-H0=F（t-x/a）+F（t+x/a）（3）
V-V0=g/a×F（t-x/a）-g/a×F（t+x/a）（4）
式中：F（t-x/a）——直接波
F（t+x/a）——反射波
在波动学中，直接波和反射波的传播在坐标轴（H，V）中的表现形式为射线，即特征线。
它表示管路中某两点处在水锤过程中各自相应时刻的水头H与流速V之间的相互关系。
为了方便计算机的计算，将上述方程组变换为水头平衡方程和转速改变方程，即成事故停泵时水泵的两个边界条件方程式：
F1=PM-BQv+Hn（β2+v2）（A0+A1x）-ΔH0v2/（τ2）=0
F2=（β2+v2）（B0+B1x）+m0-C3（β0-β）=0
式中β——N/Nn（实际转速/额定转速）
v——Q/Qn（实际流量/额定流量）
通过上述两式的联立，采用牛顿—莱福生迭代公式，可以解出v和β的近似数值。
将水泵的全面性能曲线改造为仅与转速和流速有关的全面性能曲线，以便计算机在解方程时取值，即：
WH（x）=h/（β2+v2）（7）
WM（x）=m/（β2+v2）（8）
式中：h——H/Hn（实际扬程/额定扬程）
m——M/Mn（实际转矩/额定转矩）
现行的水锤计算方法就是基于上述原理。
3.几种边界条件下水锤工况的模拟结果
根据我国南方某城市取水泵房的水泵及输水管线的实际情况，采用计算机程序模拟水锤情况如下（均按最低枯水位计算）：
基本情况：
水泵机组：
Qn=5 000 m3/h，Hn=55 m，Nn=741 r/min，Ns=132.4，GD2=874.7 kg.m2，Mn=932.72 kg.m，近期单台运行，远期两台运行。
输水管线：DN=1 400 mm，L=5 750 m，几何扬程：35 m（近期），45 m（远期）。
3.1 假设为有阀管路停泵水锤
①普通止回阀
两台水泵并联运行时，泵出口处最大压力值1 536 kPa （156.7 m），当加大水泵机组转动惯量适当的倍数时，泵出口处最大压力值830 kPa （84.68 m）；一台水泵运行泵出口处最大压力值892 kPa （91.05 m），当加大水泵机组转动惯量适当的倍数时，泵出口处最大压力值617 kPa （63.0 m）。
以上数据为假设水泵出口处的流速为零时阀门即刻关闭所产生的水锤压力值。
实际工况中，阀门关闭总要一段时间，因此实际水锤值将与表中所列数据有出入。
根据计算机模拟结果，如果在此条件下适当增加水泵机组的转动惯量可以将水锤压力值明显降低。
②缓闭止回阀
经过计算机模拟，当关阀时间和快慢组合与最佳模拟条件不同时，泵前最大压力值都将有所增加。
因此一个装有两阶段关闭阀门的输水系统，其阀门的操作过程应经过计算确定，并应在试运行中调整。
此种设备定货时应向制造厂提出具体的技术要求（快、慢关闭时间及可调性）。
③管路发生断流停泵水锤（即弥合水锤）
此泵房出水管在穿越大堤处（距泵出口40 m）形成了驼峰，经计算，此处将发生弥合水锤。
实际观测与计算机模拟的结果相近，计算机模拟结果如表1所示。
从表1得知，当管路中发生断流的停泵水锤（即弥合水锤）时，水锤值很大，达到几何扬程的4倍以上，必须引起高度重视。
3.2结论性意见
停泵水锤的大小主要与泵房的几何扬程有关，当几何扬程≥30 m，其各种工况下的最大水锤压力值（Hmax）与几何扬程（Ho）的比值，水泵最大逆转转速βmax与额定转速βn的比值分别列入表2。