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管道水锤破坏的消除措施
管道水锤破坏的消除措施[摘要]介绍了给水管道的水锤形成的各种原因及分类，针对水锤的形成原因提出了不同的水锤防护措施，并分析其工作原理，保证供水管道系统的正常运行，有很好的借鉴作用。
[关键词]给水管道；管道施工；水锤事故；预防措施1.引言社会经济的发展，人们生活水平的提高，要求我们城市供水系统的正常运作也要得到相应的保证。
在城市管道事故中管道水锤现象是比较常见但是危害又相对较大的管道破坏形式。
因此，对水锤破坏进行相关的分析并提出一些有效的防治措施具有很大的实际意义。
2．水锤2.1水锤的定义。
水锤是有压管道中的非恒定流现象。
当阀门或水泵突然的打开，使水的流速突然发生变化，从而引起压强急剧升高和降低的交替变化，这种变化以一定的速度向上游或下游传播，并且在边界上发生反射，这种水力现象称为水锤。
交替升降的压强称为水锤压强。
2.2水锤产生的原因和分类。
水锤产生的主要物理原因是液体具有惯性和可压缩性，水锤现象的实质可归纳为由于管道内水体流速的改变，导致水体的动量发生改变而引起作用力变化的结果。
一般说来，输水管道系统中的过渡过程的起因大体有：启泵和停泵，机组转速发生变化或运行不稳定、动力故障；空气进入水泵或管道系统，泵内发生回流，阀门启闭，线路分流、激流等。
其中以事故停机引起的水锤破坏尤为的严重。
从不同的角度划分，水锤主要分为以下几种：（1）依照理论分析可以分为刚性水锤和弹性水锤；（2）按关阀历时和水锤相位的关系可以分为直接水锤和简介水锤；（3）按外部成因可以分为启动水锤、关阀水锤和停泵水锤；（4）按水锤发生的不同输水道可以分为封闭管道的水锤、明渠中的水锤和明满交替的水锤；（5）按水锤波动的现象分为水柱连续的水锤和水柱分离的水锤现象。
2.3水锤的危害。
水锤有极大的破坏性。
由于水锤产生的瞬时压强可达管道中正常工作压强的几十倍甚至于数百倍，这种大幅度的压强波动，可导致管道系统强烈振动产生噪声，可能破坏管道、水泵、阀门，并引起水泵反转，管网压力降低等。
船舶轮机管路中水锤现象的成因及消除措施分析
一水锤现象对船舶轮机管路的影响水锤现象具有很大的破坏性，当船舶轮机管路内出现水锤时，管道内的压力会增大，造成管道的破裂，影响船舶轮机的正常运行。
管路内的压强过高就会引起管子的破裂，压强过低又会导致管子的瘪塌。
水锤在管路内的压强出现强弱之分，因此水锤又被分为正水锤和负水锤。
正水锤情况下，管道内的压力是正常压力的几十倍甚至几百倍，当压力升高的一定程度后船舶轮机内的管道系统会出现振动、噪音、变形甚至爆裂等情况。
在负水锤的情况下，管道内的压力忽然降低，也会引起管道的振动。
当管道内的压力过低时管路会产生一些真空，在外界作用下将管道挤扁，破坏管道的阀门。
水泵在启动时，不到1S的时间内，就从静止状态加速到额定转速，管道内的流量从零增加到额定流量。
流体具有一定程度的压缩性和动量，当流量发生急剧变化时会对管道产生高压或者低压的冲击，出现“空化”状态。
水锤现象跟水泵没有直接关系，与水的惯性有关。
二船舶轮机管路内水锤现象的成因在陆用管路中引起水锤现象的主要原因是开/关水泵，尤其是在水泵扬程较高、流量小、输水管路较长的管路系统中较为明显。
船舶轮机管路系统中的水锤现象产生原因与陆用管路系统产生水锤现象的原因不同，船舶轮机管路中的水锤现象更加复杂。
船舶轮机管路中形成水锤现象的主要原因有以下几点：1.供水方式导致管路内出现气阻船舶供水系统的形式有重力式和压力式两种，重力式供水系统占地面积较大，维修和保养费用高，对船舶的稳定性影响较大。
所以，船舶供水设备在空间限制的情况下，一般采用压力式供水，压力水柜通过水压将水输送到用水处。
压力水柜上设置了高压继电器和低压继电器，可以自动开/停水泵。
压力水柜的结构紧凑，所占空间小。
供水时，压力水柜内的压缩空气会被水流夹裹着进入管路系统，管路中的凹凸点较多，混杂在水流内的空气无法顺利排除就会形成气阻。
压力波在水中是以横波的方式传递的，但是空气却是用纵波的方式传递的，这就导致了压力波在管路内传递的不连续性，从而形成了水锤现象。
水锤现象及解决方案
当采用异步电机供水时，异步电机在全压起动时，从静止状态加速到额泄转速所需时间极短。
这就意味着在极短的时间里，水的流量从零猛到额左流量。
由于流体具有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逍的压强过高和过低的冲击。
压力冲击将使管壁受力而产生噪声，犹如锤子敲击管道一样，故称为水锤效应。
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，还会损坏阀门和固泄件。
水力发电厂的水轮机在进水叶动作时也会发生这种现象•据我老师说他还碰到过进水叶因关闭过快而引起压水管爆裂的事故.水锤效应是一种形象的说法.它是指给水泵在起动和停车时，水流冲击管道，产生的一种严重水击。
由于在水管内部，管内壁是光滑的，水流动自如。
当打开的阀门突然关闭或给水泵停车，水流对阀门及管壁，主要是阀门或泵会产生一个压力。
由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，水力迅速达到最大，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。
相反，关闭的阀门任突然打开或给水泵启动后，也会产生水锤，叫负水锤，但没有前者大。
列一种关于水锤效应的说法:异步电动机在全压启动时.从静I匕状态加速到额怎转速,水的流量从零猛增到额左流量.由于流体具有动量和一左程度的可压缩性，因此，在极短时间内流量的巨大变化将引起对管道的压强过髙或过低的冲击，并产生空化现象•压力冲击将使管壁受力而产生噪音，就像锤子敲击管子一样，称为水锤效应.采用恒压供水，可以通过对时间的预置来延长启动和停车过程，使动态转矩大为减小，从而从根本上消除水锤效应.实际上，水锤岀现在起泵和停泵两种情况下。
停泵时，如果是扬程很高，泵通过关断电源自然停止，水会逆向砸下来，形成水锤。
解决的办法是采用变频器或软起动器，用变频器最好，要多舒缓都可以，但是如果不需要调速，成本就高了，用软起动器就可以了，大多数软起动器具有软起和软停双重功能。
水锤产生的另一个原因是水管中有空气，空气柱在突然降压时会膨胀，推动水柱运动，这样气推水，水推气，形成水锤，形成大的破坏力。
压力管道中水锤现象及其防止问题
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压 力管道 中水捶 现 象 及其 防止 周题
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树状供水管网水锤防护影响分析
陈立志 ，张天天 ，张庆坤 ，王一乔
（ １ ，大连市供 水有限公 司，辽宁 大连 １ １ ６ ０ ０ ０ ； ２ ，哈 尔滨工业大学 市政环境工程学院，黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ９ ０ ）
摘 要：供水 管网是城市基础设施 的重要组成部分 ， 其 运行状况的好 坏 ， 关系到城市居 民生活 、 工 矿企业生产 。
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基金项 目：国家 自然基金 （ ５ １ ２ ７ ８ １ ４ ８ ）； 广东省教育部产学研项 目 （ ２ ０ １ １ Ａ ０ ９ ０ ２ ０ ０ ０ ４ ０） 作者 简介 ：陈立志 ， （ １ ９ ７ ２ 一），男 ，工程师 ，主要从事引水工程 、水库大坝、水厂工艺和电气设备及输 变电工程的施 工及 运行管理工作 。Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ４ ５ ２ １ ９ ４ ５ ３ ７ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｍ
相对多数单管长输管线工程 而言 ， 树 状供水管 网是 由多分支管 道组 成 ，用户用水组合工况较 多 ，防护设 备应 对多
种水锤工况综合确定 。对 于树状 供水管 网，选用适用 于不 同工 况的抗水锤气压罐解决水锤 防护问题 ，以保障管 网 供水的安全性 。通过使用不 同水锤 防护设 备进行算例 比较证实后 ，其 中抗水锤气压罐对于树状供水 管网水锤防护
本文仅 以配水 中区为例介绍树状供水管 网水锤 问
长距离有压管道水锤预防措施分析
长距离有压管道水锤预防措施分析发布时间：2022-08-09T07:57:59.386Z 来源：《工程建设标准化》2022年第7期作者：孙德彬[导读] 随着经济社会的持续快速发展，长距离供水工作面临着挑战与考验，有必要对长距离有压管道水锤问题进行分析处理，并通过行之有效的预防措施，降低其危害及影响。
孙德彬新疆昌源水务准东供水有限公司，新疆昌吉州 831100摘要：随着经济社会的持续快速发展，长距离供水工作面临着挑战与考验，有必要对长距离有压管道水锤问题进行分析处理，并通过行之有效的预防措施，降低其危害及影响。
为此，下文介绍了水锤预防的意义，分析了长距离有压管道水锤的产生及危害，并结合相关实践经验，从调压塔、注排气阀以及超压泄压阀等设备设施方面，探讨了长距离有压管道水锤的预防措施，阐述了个人对此的几点浅见。
关键词：长距离有压管道；水锤影响；预防措施；方法路径当前，经济社会发展对水资源的需求日益增加，对长距离有压管道的运行状态提出了更高要求。
在此形势下，技术人员应明确水锤问题的产生原因及危害，并合理采用方式方法予以预防控制，保证供水管道运行平稳。
1水锤预防的意义供水工程是满足现代经济社会快速发展的重要载体，其运行状态的优劣与经济社会发展质量密切相关。
在长距离有压供水管道中，其常见的水锤现象对供水效能影响深刻，若不注重采取具有针对性的预防措施，则极易导致长距离供水管道综合效能降低，甚至出现多种类型的供水安全隐患问题。
近年来，相关主管部门高度重视供水管道水锤预防技术的运用与创新，在精准有效辨识水锤诱因，强化水锤预防过程控制等方面制定并实施了系列性技术规范，为新时期水锤预防策略的细化完善提供了重要遵循与导向，在实践领域取得了令人瞩目的现实成就。
同时，各级各类供水企业同样在破解供水管道水锤预防技术难题，实现水锤预防控制长效机制建设方面进行了积极探索与研究，效果突出。
尽管如此，当前长距离有压管道水锤预防实践中依旧存在不同问题，束缚着供水管道实际效用的优化提升，必须做出专业技术研究与处理[1]。
大型原水管道水锤防护计算分析
大型原水管道水锤防护计算分析珠海洪湾原水系统规模为80万m3/d，主要对珠海主城区和澳门输送原水。
原水系统采用2-DN2000钢制管道，全长4.6km，并在沿线布置了11座缓闭式止回阀；为保障原水管道安全，采用HAMMER软件计算分析管道水锤，运行工况为泵站突然断电，考察系统最大反向流量和水泵最大反转速。
计算结果显示，当泵站断电，停泵后系统的水锤压力不明显，整个管线多处存在负压，但最大负压为-1.53mH2O，不会危害管线的运行安全；最大反转速没有超过额定转速的 1.2倍，可考虑在水泵出口可设置普通缓闭式止回阀，管道水锤防护在安全范围内。
标签：大型输水管道水锤计算HAMMER软件1、项目概况洪湾港片区位于珠海市南湾城区的西南部，紧邻洪湾商贸物流中心及、保税区，与横琴新区隔马骝洲水道相望，是珠海近年来重点开发建设区域。
珠海洪湾原水系统规模为80万m3/d，主要对珠海主城区和澳门输送原水，现状以河道形式输送。
随着洪湾片区的开发建设，为保障珠海、澳门两地原水输送安全，对原水系统进行改造，改造后原水采用管道形式输送。
本工程管道规模为2-DN2000，全长4.6km，沿线敷设了11座缓闭式排气阀，为保障原水供应安全，对该段大型输水管道进行水锤防护计算。
水锤计算分析是采用HAMMER软件完成的。
HAMMER软件使用特征线法，可动态模拟管道全部瞬变流现象，并可模拟多种的水锤保护设备和运行设备的影响。
该软件已在辽西北长距离引水工程、南水北调、引黄工程等国内工程中得到应用。
2、需要计算运行工况水锤按外部成因，可分为启动水锤、关阀水锤和停泵水锤三种，停泵水锤是由于水泵机组突然断电而造成开阀停车时，泵站及管路系统中所发生的水锤现象。
事故停泵工况引起的水力过渡过程通常是严重的。
根据调查统计，在城市供水及工业企业的给水泵站中，大部分水锤事故都属于停泵水锤。
因此本次重点讨论停泵水锤。
远期规模80万m3/d，单根管道过流能力为40m3/d，上游泵站断电无防护措施，出口阀门拒动工况，考察系统最大反向流量和水泵最大反转速。
水锤分析及其模拟
王艳城市水部门，DHI中国介绍•水锤是有压管道中的非恒定流现象。
当有压管道中的阀门突然开启、关闭或水泵因故突然停止工作，使水流流速急剧变化，引起管内流速和压强发生大幅度交替升降。
这种水流现象叫作水锤。
什么是水锤？•压强升高过大，导致管路因强度不够而破裂；水锤的危害•负压过大容易发生气蚀，水泵运行产生振动；•压强的波动造成机组运行不稳定，供电质量下降。
水锤的特点•整个变化过程是很快的；•以弹性波的形式沿管道传播，水锤波将逐渐衰减；•发生波的反射。
•延长阀门或水泵关闭或开启的时间；•安装排气阀或气室；•设置调压室；•减小管道中的流速•……水锤的防护措施DHI为供水系统中的水锤提供以下解决方案：•阀门的启闭•设计气室的大小•断电事故分析•供水系统水源切换•排气阀优化布置•……以上解决方案可以有效降低水锤产生的过大压力，防止压力过低发生气蚀，降低水锤对管道造成的危害案例分析•关阀水锤•水源切换•水泵断电事故•气室设计•排气阀优化布置案例二：挪威水锤项目——水泵故障输水干管梅尔许斯（挪威）供水系统，转输流量50L/s 特隆赫姆（挪威）供水系统，转输流量750L/s泵站水泵发生故障案例二：挪威水锤项目——水泵故障分析管路压力的变化情况案例二：挪威水锤项目——水泵故障在输水干管末端加一个80m3气室，再次分析压力变化情况案例三：Ollgaard项目——排气阀优化布置案例：上图为一输水系统，沿线布置了若干排气阀，分析加排气阀前后压力的变化情况案例三：Ollgaard项目——排气阀优化布置加排气阀前、后，最高点压力时间序列对比案例三：Ollgaard项目——排气阀优化布置没有加排气阀，纵剖面图压力变化情况案例三：Ollgaard项目——排气阀优化布置加排气阀后，纵剖面图压力变化情况总结DHI针对各类水锤问题提出有效的解决方案，具有比较明显的咨询优势，如：•分析关阀水锤，提供关阀建议；•提供水源切换时的关阀方案；•分析水泵断电事故时压力对管路的影响；•通过设计气室，避免管道产生过高或过低的压力•通过优化排气阀的布置，避免关阀产生强烈水锤谢谢！。
长距离输水管道出现水锤现象的原因及解决对策研究
892023年4月上 第07期 总第403期工程设计施工与管理China Science & Technology Overview0.引言根据工程实际地形情况，一般情况下，长距离输水管线输水方式可选择重力流和泵送流两种。
通常在工程条件允许的情况下优先选择重力流输水方式。
但当管线上的阀门关闭操作不当或出现水锤造成爆管事故。
泵送流输水方式是通过泵站加压的方式输水，此类管线运行涉及水泵加压，事故停泵时导致水锤波叠加引发重大爆管事故。
因此，大口径重力流、泵送流混合的长距离输水管线更为复杂，一旦产生水锤现象引发爆管事故，将导致全线停运中断供水，且抢修工作困难，抢修周期长，会带来重大损失。
为预防爆管事故的发生，需有针对性地做好防护措施，因此管道薄弱段分析研究至关重要。
文章以某大口径重力泵送流混合长距离输水做为供水企业应保证安全、优质、经济的水源服务于用水户。
在城市化发展的过程中，城市人口数量激增，对城市供水系统施加不小的压力。
在此过程中，爆管现象逐渐增多，无法满足城市居民对水资源的使用需求，也造成严重的水资源浪费问题。
因此，当下有必要深入分析城市管道工程的水锤现象，掌握水锤现象出现的原因，在此基础上选择预防与控制方法。
1.水锤现象出现原因分析水锤现象主要诱因为水流在管道内流速出现巨大变化所致，水流拥有可压缩性与惯性，如果水流在运动中流速出现较大变化，对水体总量形成影响，导致水体总量在短时间内急剧变化，变化部分产生的动能冲击输水管内壁，致使输水管路形状发生变化。
水锤拥有较强的破坏力，就目前输水管材质对外力的承受能力，难以抵消水锤产生的力，破坏输水管结构，为工程埋下较大的隐患。
对于长距离输水工程，需要考虑水锤现场，提前选择防御方法，消除水锤压力，保护输水管，其为输水工程稳定、安全运行的重要保障。
经过统计长距离输水工程出现水锤现象的概率较大，施工单位有必要加强对水锤预防工作的重视程度，需要改变传统观念，基于工程数据进行安全设计，确保输水管工程安全、可靠运行。
冷热水管道中的水锤现象
冷热水系统中的水锤现象意大利卡莱菲公司北京办事处舒雪松冷热水管道中的水锤现象指管道中的水流在极短的时间内迅速地停止或加速，因此所造成的有力的冲击。
比如说，在迅速关闭水龙头，或水泵起停时，经常听到‘嘭’一声短暂的闷响。
这就是典型的‘水锤现象’。
这种冲击的能量来自于管道内水流速度突然的改变。
‘水锤’这一名词来源于古代的一种兵器‘攻城槌’，它运用于攻克城墙或城门，它造成的冲击力与水锤现象类似。
图1‘攻城槌’由一个长木棒制成，在木棒的顶端有一个铁锤，它能产生的冲击力大小取决于操作武器的士兵的力量。
（见图1）而水锤力量的大小却由很多因素决定。
管道中静止的水只具有‘潜能’，即由它的定额所决定的能量。
当定额降低并接近海平面时，其潜能减弱并消失。
如果假定海平面为‘0’，高于海平面的海拔高度‘z’,物体质量为m,那么它所具备的能量为mgz：其中‘g’为重力加速度（9.81m/s2）。
如果管道中的水以一定的速度‘v’流动，在潜能上又加入了动能，约为1/2 mv2。
这种运行的能量来源于mv, 它代表了水的运动量，即组成水的每一滴水的运动量总和。
就如前面提到的一样，当猛然关闭阀门或水泵时，水的流速突然变为零（v=0），其动能也消失（1/2 mv2=0）同样它的运动量也消失（mv=0）。
但是，水所具备的能量不可能就这样瞬间溶解，它改变为‘压力波’，以声速在管道内传送。
这就是‘水锤现象’。
它所产生的高压能超过100bar ，而其延续的时间也就仅百分之几秒。
由于其速度如此快捷，管道上的压力表根本无法显示出管道系统内这种瞬间弹性的压力波动。
理论上说，水不能被压缩，但为了更好地解释高压的产生，我们必须承认水是能被压缩的，如同气体一样。
根据Hoorce 定律，如果将1立方米水压缩1bar ，它体积将减少50cm 3。
当关闭一段管道末端的阀门时（如图2所示）。
与阀门接触的水受到压缩，通俗地说, 水‘缩短’了。
因此它的部分动能改变为压力能量。
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大连某输水管道水锤分析
摘要：水锤的大小与水锤波的波速成正比。
即水锤波速愈大，在同样水流速度变化的工况下，水锤就愈大，即压力变化也愈大。
水锤波在系统起到很重要的作用。
在理论的情况下，机械波(此时即压力波)在水中传递的速度为
1450m/s。
在实际当中，该波速要小于理论值，它与管道的弹性有关系，管道弹性越强波速则越小。
在钢管中一般为800-1200m/s。
在砼管中一般为600-
800m/s，在塑料管中则为250-500m/s，管径越大，波速则越慢。
管壁越厚，刚性越强，波速就越快，反之则波速越慢。
关键词：输水管道水锤分析排气阀 1.工程概况
本工程管线全长20Km，管径为DN1000mm和DN800mm，管道材质为球墨铸铁，壁厚分别为13.5mm和11，7mm，设计流量为13.2x104m3/d。
输水管道沿线地势起伏较大，高程为8-60m。
2.水锤分析
2.1 计算软件
计算软件采用美国肯塔基大学SURGE2000软件。
该软件为世界公认边界条件最全，实践性最强的软件系统。
成功应用于世界各地。
2.2 水锤简介
2.2.1 分析条件
1.根据输水管道的工况条件，我们在做水锤分析时是按照最大设计流量的工程进行计算；
2.我们在选择空气阀时遵循了以下原则：进气量的计算按照水锤的计算条件，仅做参考；微量排气量的计算按照最大设计流量计算；空气阀安装的位置及间距我们是根据地流量工况和水锤的计算结果两者综合考虑后，提出的设置方案。
2.2.2 水锤说明
水锤的定义，参照国内成熟的理论：在压力管道中因流速剧烈变化，从而在管路中产生一系列急骤的压力交替变化的水利撞击现象称为水锤现象。
此时液体显示出它的惯性和可压缩性。
需要指明的是因流速的变化而长生的压力变化，其传递形式是以机械波的形式传递的。
水锤的约克夫斯基公式: △H=△V×C/g。