泵站水锤的防护措施及其简易计算_上
关于自控自吸泵水锤防治常用的措施解析
关于自控自吸泵水锤防治常用的措施解析中国泵业网由于出水管路中流速的急剧变化，引起管路中水流压力急剧交替升高和降低的水力冲击现象称为水锤现象或水击现象。
自控自吸泵站水锤有启动水锤、关阀水锤和停泵水锤。
只要按照正常的操作程序启动水泵，不至于引起造成危害的启动水锤，只是在空管情况下，当管中空气不能及时排出而被压缩时才会加剧水流压力的变化。
关阀水锤在正常操作时也不会引起过大的水锤压力。
而由于突然停电或误操作造成的事故停泵所产生的泵站水锤往往数值较大，一般可达正常压力的1.5?4倍或更大，使管路破裂，造成大量泄水，淹没泵房和设备，危害很大。
水锤的危害在高扬程泵站或输水距离较长的供水泵站尤为突出。
因为高扬程泵站或供水泵站扬程高、出水管路长，管路中存水量大，水流的倒泄压力也大。
因此，泵站水锤的防治应作为一项重要的技术问题。
在新建泵站规划设计时，泵站出水管路系统应满足各种可能出现的正常和非正常运行工况下最大压力水头的要求或采取必要的防治措施，并应注意管线布置、管中流速、闸阀选择和阀门关闭的时间等。
而对已建泵站水锤的防治更应重视，因为这些泵站中露天铺设的管路，受风雨侵蚀，锈蚀剥落；内部水流带动泥沙颗粒摩擦管壁、管内锈蚀，随着时间的推移，管壁逐渐变薄，已不能承受原来可以承受的内水压力，再加上运行中水锤压力使其膨胀，管路破裂几率更大，所以要采取水锤的防治措施。
目前水锤防治措施较多，现对常用的措施简介如下。
1.压力罐压力罐一般用于流量小、扬程高的水泵机组。
压力罐为圆形筒状，安装于逆止阀之后的出水管路上。
当水泵正常运行时，出水管路中的水压力使罐内空气压缩，水泵停机时，由于出水管路中的压力降低，罐内空气迅速膨胀，下部的水体迅速补给出水管路，以防止管内出现负压；当逆止阀关闭时，管路中压力升高，一部分水体进人压力罐，抬高罐中水位，压缩罐中空气，从而减少出水管路中的压力升高。
2.调压塔调压塔是一种缓冲式的水锤防护设施，当管路中压力降低时，可迅速给管路补水，防止出水管路中产生负压，同时也可减少出水管路中的压力上升。
泵站水击水锤及其防护
2、产生的原因
➢启泵、停泵尤其是在迅速操作阀门使水流速度剧变的情况下。 ➢事故停泵
突然停泵的原因： 1、由于电力系统或电气设备突然发生故障，人为误操作等致使电力
供应突然中断； 2、雨天雷电引起突然断电； 3、水泵机组突然发生机械故障，而使电机过载。由于保护装置的作
用而将电机电源切断；停电。
四、 停泵水击的危害及预防措施
3、停泵水击的预防措施
对于扬程较低的小型泵站可取消逆止阀； 延长阀门的启闭时间，如离心泵在关闭阀门的状态下启动（或停
止），然后逐渐开启（或关闭）出水阀门； 在管路设水锤消除器或安全阀，当产生水击，压力升高时将部分
水放出； 在管路上安装空气室，当阀门关闭时，部分水进入空气室起缓
作用，以减少水击的危害； 在逆止阀两端安装连通管，当突然断电后水倒流时，逆止阀关
闭，从旁路管泄回部分水流，以减弱水击的增压； 采用缓闭式逆止阀，以延长闭阀时间，防止水击。
四、 停泵水击的危害及预防措施
1、水泵出口处有止回阀的情况
管路中的水倒流到一定程度时，止回阀很快关闭，引起压力上升。 （停泵水锤的危害主要是因为水泵出口止回阀的突然关闭引起的。）
突然停泵后，流量、压头、 转数等随时间变化的曲线称 为停泵暂态过程线。 右图是水泵出口处设有止回 阀的某泵站的停泵暂态过程 线。
二、停泵水击产生的过程
泵站水击（水锤）及其防护
学习大纲
水击产生的原因 停泵水击产生的过程 水击引起管道内压力的增值 停泵水击的危害及预防措施
1、几个概念
➢水击（水锤）： 在压力管道中，由于流速的剧烈变化而引起一系列急剧 的压力交替升降的水力冲击现象。 ➢停泵水击（水锤）： 指水泵机组因突然失电或其它原因造成开阀停车时，在 水泵及管路中水流速度发生递变而引起的压力递变现象。
给水泵房泵站水锤及其防护
目录
• 给水泵房泵站水锤的基本概念 • 给水泵房泵站水锤的危害 • 给水泵房泵站水锤的防护措施 • 给水泵房泵站水锤的案例分析 • 结论与展望
01
给水泵房泵站水锤的基本概 念
水锤现象的定义
水锤现象
在压力管道中，由于流速的急剧变化 ，引起压力的剧烈波动，造成水锤冲 击力的现象。
解决方案
针对该案例，应重新设计泵站和管道系统，优化水泵控制方式，增加止回阀等防护措施，以减小水锤压 力，保护泵站和水管的安全。
某市给水系统水锤防护案例
01
案例概述
某市给水系统存在水锤现象，为了保护供水安全，采取了 一系列防护措施。
02 03
案例分析
该市给水系统水锤主要是由于管道过长、水泵控制方式不 合理等原因引起的。为了减小水锤压力，该市采取了增加 止回阀、缓闭式止回阀、空气罐等措施，并优化了水泵控 制方式。这些措施有效地减小了水锤压力，保护了供水安 全。
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水锤的分类
01
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启动水锤
在泵站开机或停机过程中， 由于流速和压力的变化产 生的水锤。
停泵水锤
在泵站正常停机后，由于 管网内压力回流产生的水 锤。
瞬变水锤
在管道系统中，由于阀门 操作、系统扰动或其他外 部因素引发的水锤。
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给水泵房泵站水锤的危害
对管网的危害
管网振动
水锤发生时，管网系统受到强烈的压力波动，导致管网振动，可能造成管道破 裂、连接处松动或水泵机组移位。
水锤产生的压力波动可能对电气设备和线路产生影响，导致 短路、断路或设备损坏。
电动机过载
水锤造成的水泵机组瞬时启动或停止，可能使电动机承受过 载，导致电动机烧毁。
水泵停止产生水锤的防护措施
水泵停止产生水锤的防护措施
水泵停止时产生的水锤合理防护措施
减少水锤压力，对于降低管道造价、改善机组运行条件、保证安全运行和可靠供水具，有重要意义，因此必须对停泵水锤采取必要的防护措施。
（一）防治降压的措施
布置管道时，管道的纵剖面应在最低压力线以下，如果由于受地形条件所限，不能变更管道布置时。
（二）防治升压的措施
1.装水锤消除器
水锤消除器是具有一定泄水能力的安全阀，安装在止回阀的出水侧。
当停泵后管道中水压力降低时，阀门打开，将管道中部分高压水泄走，从而达到减少升压值，保护管道的目的。
2.安装缓闭阀
缓闭阀是当事故停泵时，通过相应的传动机构让止回阀阀板或其他类型的阀板按预定的程序和时间自动关闭。
这样，既减弱了正压水锤，又可限制倒泄流量和水泵的倒转转速，是一种较好的水捶防护措施，有时还将其作为水泵主阀来用。
缓闭阀主要有：微阻缓闭式止回阀、缓闭式蝶阀和缓闭式平板闸阀。
抽水泵站水锤分析计算及防护
2.6 快关 10 s，全关 180 s 在该工况下，水泵机组最大反转转速 -557 r/m in，管道中出
2 两阶段缓闭蝶阀（无空气阀）
当水泵断电后，管道中水流速度急剧减小，由于出口阀门 拒动，出水管道及出水池中的水将向管道中倒流，引起机组倒 转。在管道上不布设空气阀，只采用两阶段缓闭蝶阀，采用特征 线法复核能否满足水锤防护要求。 2.1 快关 5 s，全关 15 s
图 1 快关 5 s，全关 15 s 水锤管路压力包络线 该工况下，水锤管路压力包络线见图 1。水泵机组不出现 反转，但是管道中会发生断流弥合水锤，最大正常工作压力 98.5 m ，最大正压 293.8 m ，最大负压 -10 m 。不在控制范围内， 不满足水锤防护要求。 2.2 快关 5 s，全关 30 s 在该工况下，水泵机组不出现反转，但是管道中会发生断 流弥合水锤，最大正常工作压力 98.5 m ，最大正压 270.1 m ，最 大负压 -10 m 。不在控制范围内，不满足水锤防护要求。 2.3 快关 10 s，全关 30 s 在该工况下，水泵机组不出现反转，但是管道中会发生断 流弥合水锤，最大正常工作压力 98.5 m ，最大正压 262.7 m ，最 大负压 -10 m 。不在控制范围内，不满足水锤防护要求。 2.4 快关 10 s，全关 60 s 在该工况下，水泵机组不出现反转，管道中发生断流弥合
1 泵站概况
三级泵站布置于整个输水干管起点，泵站通过直径为 D N 1400 球墨铸铁管输水干管将水送至四级站前池，输水干管 总长约 14.91 km 。其中，泵站设计站上水位 1008.0 m ，设计站 下水位 932.0 m 。共安装 4 台离心泵，其中 3 台工作，1 台备用。 单泵设计流量 0.80 m 3/s，设计扬程 100 m ，转速 990 r/m in。按照 相关设备制造厂商资料，机组转动惯量取 500 kg·m 2。当 3 台 工作机组同时断电时，引起的水锤压力最大，对系统造成的危 害也最大。泵后阀门的快关时间需要根据阀门拒动工况下的 流量变化进行初步确定，故先要进行阀门拒动的水力过渡模 拟，在此基础上，初步确定阀门关闭规律，再根据计算结果进 行调整，最终得到最理想的关闭规律，使系统的最大最小压力 控制在管道承压限度之内的同时，满足机组的倒转要求。防护 准则为：水泵机组的倒转转速不超过 1.2 倍的额定转速，且超 过额定转速的持续时间不超过 2 m in；系统最大压力不超过工 作压力的 1.3～1.5 倍，最大负压不超过 3 m ，且不能出现断流 弥合水锤。
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
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。
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
泵的水锤及其防护
( 1 ）设置水锤消除器。
第六节泵站水锤及其防护
三、停泵水锤防护措施
2 ．防止升压过高的措施
( 1 ）设置水锤消除器。
第六节泵站水锤及其防护
三、停泵水锤防护措施
2 ．防止升压过高的措施
( 1 ）设置水锤消除器。
第六节泵站水锤及其防护
三、停泵水锤防护措施
2 ．防止升压过高的措施
第六节泵站水锤及其防护
• 压力水管中的水，在断电后的最初瞬间， 主要靠惯性作用，以逐渐减慢的速度，继 续向高位水池方向流动，然后使其流速降 至零，但这种状态是不稳定的。 • 在重力水头的作用下，管路中的水又开始 向水泵站倒流，速度又由零逐渐增大，以 后的技术特点，应视在水泵压出口处有无 普通止回阀为了求得
6 ．找出经济合理的水锤防护措施，以保证泵站、管道运行安 全
由此可见，进行停泵水锤计算并不仅仅是为了取得几个数据， 而是要求得到为正确进行停泵水锤分析与防护所需的资料、 规律与数据。
第六节泵站水锤及其防护
三、停泵水锤防护措施
1 ．防止水柱分离
主要应从管路布置上考虑，不要布置成如图 4 一 38 中 ABC 那样走向，而应布置成 A B’C 的走向方式。如果由于地形条 件所限，不能变更管路布置，也可考虑在管路的适当地点设 置调压塔。
第六节泵站水锤及其防护
• 二、停泵水锤计算综述
进行停泵水锤计算是为了求得：
2 ．在输水管路中开始产生水柱分离的地点和时刻、断流空间 （空腔）的大小、两分离水柱相互碰撞的时刻以及断流弥合 水锤的升压值。
第六节泵站水锤及其防护
• 二、停泵水锤计算综述
进行停泵水锤计算是为了求得：
3 ．为进行停泵水锤分析所需要的其它资料与数据，如水泵的 全性能曲线、水锤波传播和反射等规律以及水泵机组的惯性 效应等。
北方取水工程水锤计算及水锤防护建议
北方某取水工程水锤计算及水锤防护建议摘要：本文采用机模拟北方某城市取水工程的停泵水锤工作情况。
并根据模拟结果，提出了泵房和输水管线设计中应注意的以及停泵水锤的防护措施。
关键词：水锤水锤防护1. 取水工程基本情况北方某市引黄工程取水泵房设计建设于黄河岸边，一期设计最大取水流量s（两大一小三台水泵并联运行）。
原水输水管道总长度为，分别为DN1600钢管（L=640m）和球墨铸铁管（L=），起点(吸水井最低水位与终点（稳压井堰上水位）的最大几何高差为。
整个输水管线纵坡从泵房至水厂呈较为均匀的上升，平均坡度为%，其中在0+640号和2+140号桩的纵坡有一定的变化；在平面走向方面，有三个转折点，其Gy1、Gy2和Gy3的转折角度分别为153°、118°和134°。
该取水泵房（一期）设计配备四台水泵，具体参数如下表所示：运行状况：夏季 2大（同1+异1）+1小（同1），最不利情况冬季 2小（同1+异1）+1大（同1）2. 主要技术参数根据水泵和电机制造厂提供的设备参数，主要设备的转动惯量如下：3. 水锤数学模型和根据GB/T-50265-97《泵站设计规范》第条规定：有可能发生水泵危害的泵站均应进行事故停泵水锤。
…在初步设计阶段和施工图阶段，宜采用特征线法或其它精度比较高的进行。
水锤的特征线法的基本原理就是按照弹性水拄，建立管道瞬变流（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）。
经过简化求解，得到水锤最重要的基础方程。
这个方程组的基本意义是管路系统中任何一点的压力和速度与直接波和反射波的相互作用有关，而直接波和反射波的传递在坐标轴中的表现形式为射线，即特征线。
将上述基础方程经过转换成为便于机的的特殊方程就可以通过计算机模拟各种工况下的水锤情况。
4. 水锤模拟计算结果无阀管路水锤工况夏季运行（两大一小并联运行）从表示水锤压力和水泵工况的两份图表（图-1、图-2）可以得知：冬季运行（两小一大并联运行）普通止回阀管路水锤工况夏季运行（两大一小并联运行）从表示水锤压力和水泵工况的两份图表（图-5、图-6）可以得知：在此管路条件下一旦发生停泵水锤，水泵出口管道水锤压力值将达到200m，为额定扬程的倍，最高水锤值出现在第12s左右，水锤峰值时间间隔为11s。