常见管道系统水锤与防护
水锤防护措施的设置
定义
缓闭止回阀是指在水锤防护工程 中，通过控制阀门关闭速度来减
轻水锤冲击的设备。
工作原理
缓闭止回阀通常采用活塞式或膜 片式结构，通过调节阀瓣的开启 和关闭速度，使水流缓慢停止，
从而减轻水锤压力。
应用场景
缓闭止回阀常用于水泵出口、水 轮机进口等需要防止水锤冲击的
场合。
调压阀
定义
调压阀是一种可以调节进 口压力的阀门，用于稳定 水泵或管路中的压力波动 。
使用阀门状态传感器和仪表， 对阀门的开关状态进行实时监 测。
06
工程案例分析
案例一：未设置水锤防护措施的后果
01
设备损坏
未设置水锤防护措施会导致水锤现象的产生，引起管道和设备的震动、
噪音和压力波动，长期下来会导致设备疲劳、磨损甚至损坏。
02Βιβλιοθήκη 能耗增加水锤现象会导致泵站和管道系统的能耗增加，影响系统的效率和经济性
记录压力变化，及时 发现异常压力，采取 相应措施。
液位监测
监测水箱或水池中的液位变化， 预防水锤的发生。
记录液位变化，及时发现异常液 位，采取相应措施。
使用液位传感器和仪表，对水箱 或水池中的液位进行实时监测。
阀门状态监测
监测水系统中阀门的开关状态 ，以预防水锤的发生。
记录阀门的开关状态，及时发 现异常状态，采取相应措施。
感谢观看
工作原理
调压阀通过活塞或膜片控 制阀瓣的开启和关闭，使 水泵或管路中的压力保持 稳定。
应用场景
调压阀常用于水泵进口、 水轮机出口等需要稳定压 力的场合。
超压泄压阀
定义
超压泄压阀是一种安全阀，当管道内的压力超过设定值时会自动开 启，释放多余的压力。
工作原理
水锤的产生及有效规避
水锤的产生及有效规避水锤是指管道中流体突然关闭或改变流速时引起的液体压力急剧变化现象。
水锤可以对管道和设备造成严重的破坏，因此需要有效地规避。
1. 水锤的产生原因水锤的产生原因主要有以下几个方面：（1）突然关闭水泵或阀门：当水泵或阀门突然关闭时，管道内的水流速度迅速减小，水动能转化为压力能，导致管道内的压力急剧增加，产生水锤现象。
（2）急剧变化的流速：当水流的流速在管道中发生急剧变化时，例如管道上游突然有大量水流注入或排空，或者由于泵的启停导致流速变化，都会引起水锤现象。
（3）管道中存在气体或蒸汽：当管道中存在气体或蒸汽时，水锤的产生会更加剧烈。
这是因为气体或蒸汽能够压缩和膨胀，当水流速度变化时，气体或蒸汽会压缩或膨胀，产生更大的压力变化。
2. 水锤的危害水锤对管道和设备的危害主要包括以下几个方面：（1）管道破裂和爆裂：水锤会引起管道内的压力剧增，当压力超出管道的承受能力时，会导致管道破裂和爆裂，造成水泄露和水损失。
（2）设备损坏：水锤产生的剧烈压力变化会对管道和设备造成严重的冲击和振动，导致设备的损坏和失效。
特别是对于阀门和泵等设备，水锤会引起设备的运行不稳定和损坏。
（3）噪音和振动：水锤会产生剧烈的水压和颤振，导致管道和设备发出噪音和振动，影响周围环境和设备的正常运行。
3. 水锤的规避方法为了防止水锤的产生和减小其对管道和设备的危害，可以采取以下有效的规避方法：（1）安装减压阀和补偿器：在管道上游和下游安装减压阀和补偿器，能够减少管道内的压力变化，使水流速度变化更加平稳，从而减少水锤的产生。
（2）合理设计管道：在管道设计中，应合理选择管道的直径和材质，控制水流速度和流量的急剧变化，避免突然关闭或开启阀门等操作，减小水锤的产生。
（3）采取缓冲措施：在管道末端安装阻尼器或减振器，能够减缓水锤产生的冲击和振动，保护管道和设备的完整和稳定。
（4）减少气体和蒸汽的存在：对于需要排气的管道，应及时采取排气措施，减少管道中的气体和蒸汽含量，降低水锤的强度。
引起供暖管道水锤现象原因分析及预防措施
引起供暖管道水锤现象原因分析及预防措施近年来，随着城市不断发展，供暖管道的使用越来越普遍，但是问题也随之出现。
其中之一便是供暖管道产生的水锤现象。
水锤现象所带来的危害越来越明显，因此深入了解其原因和预防措施就显得尤为重要。
这篇文档将对水锤现象的原因进行分析，并提出预防措施，以期对相关工作者和群众提供帮助。
一、水锤现象的原因1.供水压力不稳定造成水锤电梯式供水系统的压力不稳定，不仅会影响到用户的正常生活用水，还可能会导致供暖管道水锤现象的出现。
因为当管道内的水流动速度突然发生变化时，会引起管道内产生振动，而且管道内水的冲击力也会不断增大。
当水流速度变化到一定程度时，将会产生水锤现象，造成管道的损坏和噪音干扰。
2.管道设计不合理管道的设计不合理也是产生供暖管道水锤现象的一个原因。
如果管道的走向过于弯曲，管道内的水流就会受到阻碍，流速将会发生变化，产生水锤过程中的高水压和低水压等影响。
如果管道的直径过小，水流速度也相应增加，产生的水锤现象也会更加严重。
3.供水管道维护不当管道内存在污垢等物质，会阻碍管道内水的正常流动，导致管道出现水锤现象。
此外，管道的老化和磨损、密封件的损坏等也会影响管道的运行，从而使水锤现象更加严重。
二、预防措施1.管道设计合理合理的管道设计可以降低水流速度的变化，减少水锤现象的发生。
特别是在设计中应避免过于弯曲的走线，并使用适当的直径管道。
2.供水系统压力稳定供暖管道的水来源是否来自电梯式供水系统，时常检查供水压力是是否稳定，如果有发现压力不稳定即时处理。
3.管道维护保养定期清洗和检查管道，除去其中的污垢和杂物，是降低水锤现象的重要手段。
保持管道的完好和清洁，可以有效减少管道内的阻力和水流速度的波动。
4.采用合适的缓冲装置在管道的关键部位，使用缓冲装置，可以有效减轻水锤现象的影响。
常用的缓冲装置有缓冲垫和阀门等，可以满足不同的使用要求。
综上所述，供暖管道水锤现象对供暖工作的影响十分重大，因此灵活应对，处理妥当，遵循配套维护措施，可以有效地降低水锤现象的发生率，确保供暖工作的正常进行，为我们的生活和工作带来更加舒适的环境。
水锤防护的措施
水锤防护的措施水锤是流体力学中的一个现象，当流体在管道中瞬间停止或者改变流速时，会产生压力波动导致水锤现象。
水锤不仅会对管道系统造成损坏，还会危及系统的安全性。
因此，水锤防护的措施对于管道系统的稳定运行至关重要。
下面将介绍一些水锤防护的常用措施。
1. 安装减压阀减压阀是一种常见的水锤防护设备，它能够通过控制阀门的开启和关闭，调节管道中的流速和压力。
当管道中发生水锤现象时，减压阀能够通过及时调节阀门的开启程度，迅速降低压力波动，保护管道系统不受损坏。
2. 安装水锤消除器水锤消除器是一种专门用来消除水锤现象的装置。
它通常由容器、气体和液体组成。
当水锤波动传播到水锤消除器时，液体会进入容器中，同时气体被压缩。
当压力波动消失后，液体会再次流回管道中，气体也会扩张回复原状。
通过这种方式，水锤消除器能够迅速减少和消除压力波动，保护管道系统。
3. 采用缓冲罐和膨胀节缓冲罐和膨胀节是常用的水锤防护装置，通过扩大管道系统的容积来消除水锤现象。
缓冲罐和膨胀节一般安装在管道上，当管道中发生水锤现象时，罐内的空气或液体会吸收压力波动，起到平衡和缓冲的作用，从而保护管道系统。
4. 合理设计管道系统合理设计管道系统是最根本的水锤防护措施。
设计时需要充分考虑流体的流速、管道的长度、截面积以及弯曲角度等因素，尽量减少管道系统内的尖锐转弯和突然截面变化。
此外，根据具体情况合理安排水泵的工作方式和启停时间，也能有效减轻水锤现象。
5. 定期维护和检查定期维护和检查是水锤防护的重要环节。
定期检查管道系统的工作状态，例如检查管道上的阀门、减压阀、缓冲罐和膨胀节等设备是否正常运行，是否存在漏水或损坏。
同时，要定期检查管道内的流速和压力情况，记录管道系统的工作数据，及时发现问题并采取措施修复，以保证管道系统的安全稳定运行。
6. 培训员工提高员工对水锤防护的认识和培训是必要的。
员工要了解水锤的原理和危害，掌握水锤防护的措施和应急处理方法。
只有员工具备了水锤防护的相关知识和技能，才能够在实际操作中及时发现和解决问题，最大限度地保护管道系统的安全。
水锤及防护措施
添加标题
定义：高压管网水锤防护技术是指为防止水锤现象对管网系统造成危害高压管网水锤防护技术也在不断发展，未来将更加注重智能化、自动 化技术的应用，提高防护效果和可靠性。
添加标题
常见防护措施：包括安装止回阀、缓闭止回阀等控制阀门，设置调压池、稳压塔等调压设施，以及采用 压力波动控制技术等。
评估方法：通过对比采取防护措施前后的水锤压力变化情况，分析防护措施的有效性。 评估标准：以水锤压力减小幅度、管道振动幅度等指标作为评估依据。 实例分析：选取典型的水锤防护措施应用案例，对其效果进行具体分析和评估。 结论：根据评估结果，总结水锤防护措施的应用效果，提出改进建议和推广价值。
PART FIVE
,
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
水锤现象：由于流体压力变化引起的一系列快速的压力波动现象。 产生原因：主要由于流体流速的急剧变化导致。 影响范围：广泛应用于水利、机械、化工等领域。 现象描述：水锤波动的压力变化大，传播速度快，对管路系统产生冲击和破坏。
压力管道中的水流速度发生急剧变化 流体受到阻碍或突然改变流向 管道中存在不稳定的流动状态 管道中存在气体或空气
降低因水锤造成的 水资源浪费，节约 能源，实现可持续 发展。
PART THREE
安装止回阀：防止水锤发生时水流倒流 减小管径：降低水流速度，减少水锤压力 增加管道弹性：吸收部分水锤能量，降低冲击力 安装安全阀：在压力过高时排放部分水，防止水锤发生
安装止回阀：防止水锤发 生时水流倒流
减小管径：降低水流速度， 减少水锤压力
智能化监测技术：利用 传感器和智能算法，实 时监测管道压力、流量 等参数，实现水锤预警 和预防。
预警系统：通过数据分 析，预测可能发生的水 锤情况，及时发出预警 信息，以便采取应对措 施。
供水管道系统水锤分析及防护措施
供水管道系统水锤分析及防护措施摘要：水锤现象是引发城市供水系统设备损坏以及管道破裂的根本原因之一，对于水锤现象的防护一直都是供水管道系统设计与建设需要考虑的重点问题。
本文作者根据自身研究水锤现象多年的实际经验，对供水管道系统水锤分析及防护措施展开了深入的调研与分析，并给出有效的防护措施，希望能对相关行业起到一定的促进作用。
关键词：供水管道；水锤分析；防护措施引言：在进行水锤防护措施的分析时，首先应该对于供水管道系统水锤现象入手，找到水锤现象发生的具体原因，根据不同原因针对性设置对应的水锤防护措施，进而使水锤现象能够得到有效的控制，提升供水管道系统的安全性与稳定性。
一、供水管道系统水锤现象的分析在供水管道系统运行的过程之中，如果出现了不可预测性的停电现象，或者给水阀门的关闭速度过快时，就会由于水流压力的惯性产生一道非常猛烈的水流冲击波，该冲击波产生而发出的声音类似于锤子在进行敲打的声音，这就是我们所说的水锤现象。
水锤现象产生的应力极大，有时候有着很强的破坏力，严重时甚至会破坏供水系统的阀门或者水泵。
水锤效应是指水在供水管道的内部，由于供水管道内壁过于光滑，所以水流较为自如，而当管道阀门突然关闭时，水流的流动会发生方向性的紊乱，从而产生内部应力，对于阀门会产生一个压力，由于供水管网的内壁过于光滑，水流在惯性的作用下应力迅速达到最大化，从而产生了强大的破坏作用，这种破坏作用在流体力学之中被称为水锤效应，也就是我们常说的正水锤。
在进行供水管网供水管道的建设之中，必须要考虑到水流的水锤现象。
与正水锤相对的是负水锤，是因为关闭后的阀门突然打开而造成的水锤现象，这种水锤现象与正水锤现象相比破坏力较小，但也存在着一定的破坏力。
如果供水管道系统的电动机组突然启动，也会引发压力的冲击现象以及水锤效应，这种压力增大而产生的冲击波会沿着管道进行传播，非常容易造成管道内部的压力超过负荷，导致管道碎裂以及供水设备的损坏现象，因此，在供水管道系统的修建之中，对于水锤效应的防护也就成为了关键性技术之一[1]。
水锤及防护措施
第五章 水锤防护措施的经济性 分析
●05
投资成本
实施水锤防护措施的投资成本包括设备购买、 安装和维护等方面。在选择投资方案时，需要 考虑投入的资金和长期维护成本，以确保经济 效益。
效益分析
减少维修费用
提高生产效率
水锤防护措施的实施可以降 低维修费用支出
水锤防护措施能够稳定系统 运行，提高设备利用率
定期检测维护
定期检测管道系统 发现问题并及时修复
记录维护过程
建立维护档案，追踪维护情 况
维护防护设备 确保设备正常运行
人员培训和意识提升
开展水锤防护知识培训
01 让相关人员了解水锤防护的重要性
提高意识水平
02 增强水锤防护意识，减少事故发生的可能性
建立应急预案
03 在发生水锤事故时能够迅速响应和处理
缓冲器
减缓压力冲击 延长系统寿命
节流装置
降低水锤产生 提高系统效率
阀门控制
合理控制流速 避免水锤现象
泄压阀
减小水锤危害 保护管道系统Байду номын сангаас
总结
水锤是管道系统中常见的问题，但通过合理的 防护措施可以有效避免水锤带来的危害。缓冲 器、节流装置、阀门控制和泄压阀等措施的应 用可以保护管道设备，提高系统稳定性，减少 停机维修时间，降低运营成本。
使用方法
安装在管道关键位置 设置警报阈值
优势
精准监测压力变化 及时发现问题
注意事项
定期校准传感器 避免受损
声音检测
分析噪音频谱
01 监测声音频率
应用场景
02 水力工程
优势
03 实时监测
振动检测
监测振幅 分析振动模式
优势 减少设备损耗
水锤防护措施
水锤防护措施什么是水锤？水锤是指在管道中由于流体的突然关闭或改变流速引起的压力波动现象。
这种压力波动会在管道中产生高压冲击，严重时甚至会导致管道破裂，对设备和管道造成严重损害。
水锤的危害水锤产生的冲击力可以造成以下危害：1.设备和管道的破裂：水锤产生的冲击力会超过管道和设备的承受能力，导致破裂和损坏。
2.噪声和振动：水锤过程中产生的压力波动会引发噪声和振动，对人员和设备都造成干扰和危害。
3.泄漏和漏水：水锤会对管道系统产生冲击，可能导致管道连接松动或破裂，引发泄漏和漏水。
水锤防护措施为了避免水锤带来的危害，以下是一些常见的水锤防护措施：1. 安装减压阀和减压水池减压阀和减压水池是常见的水锤防护设备，通过调节流体压力和缓冲冲击力来保护管道系统。
•减压阀：在管道系统中安装减压阀，可以调节流体的压力，避免突然的压力变化引起水锤。
减压阀可以根据实际需要设定压力范围，并通过自动调节阀瓣的开闭来实现压力稳定。
•减压水池：减压水池是一种存储水体的容器，其容积可以根据具体情况进行设计。
当管道中流体的流速突然改变时，减压水池可以吸收冲击力，并保持管道内的压力相对稳定。
2. 安装气垫和减压阀•气垫：在管道系统中安装气垫可以有效缓解水锤带来的冲击力。
气垫通过不可压缩的气体充当缓冲介质，当发生水锤时，气垫可以吸收冲击力，保护管道系统。
•减压阀：减压阀可以在管道系统中减小流速的急剧变化。
在水锤发生的位置或附近安装减压阀，可以限制流速的突变，减少水锤的发生。
3. 增加阀门关闭时间当管道系统中需要关闭阀门时，可以增加阀门关闭的时间，使流体的关闭过程缓慢，减少水锤的发生。
4. 使用软性管道和伸缩接头软性管道和伸缩接头可以吸收和缓冲水锤产生的冲击力，减少管道和设备受损的风险。
软性管道具有一定的弹性，可以吸收部分冲击力，而伸缩接头则可以在管道收缩或伸展时提供一定的灵活性。
5. 定期维护和检测定期维护和检测管道系统的状态非常重要。
定期检查阀门、管道连接、减压阀等设备的工作状态和密封性能，及时发现问题并进行维护和修理，可以有效预防水锤的发生。
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❖ 水锤计算 热水供热网
边界条件
❖热用户边界：能量方程、连 续方程、孔口方程联立得正、 反向流的孔口方程 （P205～206）
❖水加热器边界：进、出水室 （集中流容）、散热管（当 量管）
热电厂供热模型
热电厂供热模型
❖ 分析工况 热水供热网
主供水管阀门关闭、设计 缓闭、延迟停泵
主供水管阀门关闭 循环泵突然停泵无旁通管、
工况：断电、停泵、关阀、热负荷变化
事故：管道剧烈振动、保温层脱落、补水箱和高位膨 胀管大量冒水、毁坏设备管道、威胁系统安全
❖ 发展趋势：
热源单位热容量增加，危险性增加 大管径、长距离的大规模增压泵站系统 大量调节阀、闸板阀增加了系统的复杂性
热水供热网
❖ 诱发水锤的常见工况
阀门的正常启闭 正常或事故停泵 泵或阀门的机械故障 一、二级系统流量不匹配，使二级水过热，引起流量变
有旁通管 补给水泵故障，输水量减
少 断电工况 用户热量减少或增加15％
供热管网模型
❖ 计算结果 热水供热网
热水供热网
❖ 水锤防护
根据计算结果合理调度 可控缓闭逆止阀 调压罐 进、排气阀
三 循环冷却系统
核电站冷却塔
燃煤电厂工艺流程
火力发电厂冷却系统
循环冷却系统工艺管线
循环冷却系统及配水系统
冷却过程
冷却塔配水喷淋管网
单竖井内外分区配水
双竖井日字型内பைடு நூலகம்分 区配水
火电厂 循环冷却系统
❖ 冷却塔集水池→进水前池→循环泵房→压力母管→ 凝汽器→循环水回水管→上塔配水管→喷头出口
管线高程
15 13
11 9
7 5 3
1 -1 -3 0 -5
200
400
600
800
管线实际长度
计算简图
火电厂 开式冷却水系统
❖ 原则：事先假定的流量可能不满足节点流量平衡——修正 ❖ 控制方程：
节点水压方程AH＝F 、节点流量连续性方程（修正方程）
❖ AH＝F：A（N×N）雅可比矩阵 ❖ H（N×1）未知节点水头 ❖ F（ N×1 ）节点流量不平衡的修正系数
❖ 计算方法：估算每个管段的初始流量（基于经济V→Q， Qpump用设计值假设），误差导致节点流量不平衡
化、压力波动 空泡形成和溃灭：高温水在管中汽化后向锅炉加水，水
温降低并充满蒸汽管道，诱发空泡溃灭水锤
热水供热网
❖ 水锤计算
热网管道系统的索引和编码 水锤基本方程系统气液两相流 边界条件
❖管道中单泵边界：停泵边界（水头平衡、转动惯量方 程）、启泵边界（水头平衡）
❖调节阀：正、反向流的孔口方程 ❖管道并串联：管道串联接点、分叉管、短管接头（集
图2-1 循环水系统管线纵剖图 管线实际长度（m）
计算简图
开式循环水管道系统的简化
L=16.377 n=49512 hf=5.8m Q=47.5m3/s ? 22.225*0.5mm
外海潮位
2.37 -0.67 -2.62
-6.95
前池
DLN51500000
-7.45
循环进水管＊2
L=36 DN3200
用特征线法计算恒定流
❖ 定常状态下特征线方程第二项为零即可与特征线法统一 ❖ 管道水头流量仅与常数和边界条件有关，与B无关
C : H p H A B(Qp QA ) RQA | QA | C : H p HB B(Qp QB ) RQB | QB |
城市供水管网——水锤计算
❖ 二、索引（《瞬变流》11章）
L=20 DN 3200
-3.8
-6.5
-6.5
L=84 D=3200
❖ 进水前池→循环泵房→循环水压力母管→凝汽器 （水-水热交换器）→循环水排水沟→排水口
管线高程(m)
10
（800，9） 8
6
4
(9, 2.45)
2
（13.4，0.25） 0
（772.844，0.25）
(809,1.5)
0 -2
200
400
600
800
1000
（820，-3.2）
-4
（980，-3.2）
❖初条：特征线法计算管系恒定流动 ❖关键问题：管线信息图、信息存储方法需灵活简单
城市供水管网——水锤计算
❖ 一、定常系统的解（《瞬变流》11章）
1、管网定常流求解形式
❖ （1）单回路平衡、单节点平衡（利用Hardy Cross法） ❖ （2）联立的回路平衡（多回路方程联立） ❖ （3）联立的节点平衡（多节点方程联立）
2、计算模型
❖ 对不到100根管子的小系统，利用Hardy Cross法——平差 ❖ Todini和Pilati（1987）梯度法、Osiadacz（1987）牛顿环节
点迭代法——如何替换迭代节点水压上有所区别
EPANET计算模型
❖ EPANET采用Todini（1987）
梯度法——基于节点水压法的流量修正
城市供水管网——水锤计算
❖ 二、索引——节点类型规则
普通节点：节点＋，管道数目＋ 出口端Q(t)已知：节点＋，管道数目水库：节点－，管道数目＋ 阀门：节点－，管道数目－ ——只能进行简单信息的存储
城市供水管网
❖ 大型复杂管网——拓扑学
线性图（有向图）：
❖ 节点、支路（标明支路参考方向） ❖ 支节关联或节支关联
定义：一种整型数组，将系统的几何形态和性能按特定数字
型进行描述，使程序能够有效的求解各种边界条件。 节点类型的明显特征是：有任意数目的输入和输出管路，以
及一个出流口或水库 编码规则：（±节点编号；±管道数目；±管道1编号；±
在节点处的管道1截面编号；±管道2编号；±在节点处的 管道2截面编号……） →这个索引用来为带有双标号的流量和压头作标记；
常见管道系统水锤与防护
城市供水管网 城市热水供热网 工业循环冷却系统 长距离输送（水、油、气）管网 城镇大型排水泵站
一 城市供水管网
复杂管系水锤与防护
城市供水管网
❖ 供水管系：
组成：管道、阀门、调压室、水池（库）、水泵 等元件
水锤计算：特征线法
❖内外边条：计算各个元件任一时刻的边界条件和每一 管道内计算断面水头和流量
数据结构（参考）
❖ 节点类型：一维数组
普通节点、恒压节点、空气阀、阀门或水嘴、水泵……
❖ 节支关联：四个一维数组：关联支路编号、支路参考方向 代号、与节点关联的支路数、第一个关联支路编号在编号 数组中的位置——适合复杂管路！
二 城市热水供热 网
热水供热网
❖ 背景：集中供热系统
系统：热网依靠泵作为传输动力，闸门控制管路流量； 循环管路