水锤及危害
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。
水锤产生的原因危害及预防措施
谈水锤产生原因、危害和预防措施水锤产生原因、我公司施工的绿城千岛湖度假公寓1#楼工程,空调管道中连接风机盘管的不锈钢软接出现多处断裂,造成吊顶泡水的严重后果。
另外杭州金沙港旅游文化村度假用房某楼也发生了给水铜管管件断裂的事故,同样造成了吊顶泡水的严重后果。
这二起事故都造成较大经济损和负面影响,经现场踏勘和相关情况的了解分析,造成这二起事故的原因为“水锤”。
先说说什么叫水锤、产生水锤的原因及其危害:水锤是在突然停泵或者在阀门关闭或打开太快时,由于压力水流的惯性,产生的水流冲击波,由于象锤子敲打一样,所以叫水锤。
水锤产生的原因是: 1、阀门突然开启或关闭。
由于管道内壁光滑,水流动自如,当阀门突然关闭,水流对阀门及管壁,主要是阀门会产生一个压力,后续水流在惯性的作用下,使压力迅速达到最大,并产生破坏作用,这是正水锤。
相反,关闭的阀门在突然打开时,也会产生水锤,叫负水锤,也有一定的破坏力,但没有前者大。
2、水泵突然停止或开启。
水泵起动时,在不到1s的时间内,即可从静止状态加速到额定转速,管道内的流量则从零增加到额定流量。
由于流体具有动量和一定程度的可压缩性,所以,流量的急剧变化将在管道内引起压强过压或过低的冲击,以及出现“空化”现象;水泵停止时,管道中的水靠惯性以逐渐减慢的速度继续向用水点流动,然后流速降到零,管道中的水在重力水头作用下,又开始向水泵倒流,速度由零逐渐增大。
由于管道中水的流速变化,从而引起水锤的发生。
3、管道中存在空气。
空气柱在突然降压或升压时会膨胀或压缩推动水柱运动,这样气推水、水推气,形成水锤。
另外管道向高处输水(高差超过20米);水泵总扬程(或工作压力)大;输水管道中水流速度过大;输水管道过长,且地形变化大也是产生水锤的原因。
水锤引起的压强升高,可达管道正常工作压强的几倍,甚至几十倍。
这种大幅度的压强波动,造成的危害有: 1、引起管道强烈振动,产生锤击般噪声,管道接头断开,破坏阀门,严重的造成管道爆裂。
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。
水锤的产生和危害以及应对方法
水锤的产生和危害以及应对方法在泵房及管道系统安装完毕,往往会发现在系统运行时,停泵、停电的一刹那,管道系统会有一个很大的冲击力,冲击着水泵、阀门和管路,有时可能水击很轻,但有时却很严重,更甚者会产生严重的质量事故,例如:阀门阀瓣、水泵叶片、管道系统等被水击击碎、击破,这种破坏就是水锤导致的。
什么是水锤现象?水锤是在突然停电或者在阀门关闭太快时,由于压力水流的惯性产生水流冲击波,就像锤子敲打一样,所以叫水锤。
水流冲击波来回产生的力,有时会很大,从而破坏阀门和水泵。
当打开的阀门突然关闭,水流对阀门及管壁,主要是阀门会产生压力。
由于管壁光滑,后续水流在惯性的作用下,迅速达到最大,并产生破坏作用,这就是流体力学当中的“水锤效应”,也就是正水锤。
在供水管道建设中都要考虑这一因素。
相反,关闭的阀门在突然打开后,也会产生水锤,叫负水锤,也有一定的破坏力,但没有前者大。
电动水泵机组突然停电或启动时,同样也会引起压力的冲击和水锤效应。
这种压力的冲击波沿管道传播,极易导致管道局部超压而造成管道破裂、损坏设备等,故水锤效应防护成为供水工程关键性的工艺技术之一。
水锤产生的条件1、阀门突然开启或关闭。
2、水泵机组突然停车或开启。
3、单管向高处输水(供水地形高差超过20米)。
4、水泵总扬程(或工作压力)大。
5、输水管道中水流速度过大。
6、输水管道过长,且地形变化大。
水锤效应的危害水锤引起的压强升高,可达管道正常工作压强的几倍,甚至几十倍。
这种大幅度的压强波动,对管路系统造成的危害主要有:1、引起管道强烈振动,管道接头断开。
2、破坏阀门,严重的压强过高造成管道爆管,供水管网压力降低。
3、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。
4、引起水泵反转,破坏泵房内设备或管道,严重的造成泵房淹没,造成人身伤亡等重大事故,影响生产和生活。
水锤应对的方法水锤消除器水锤消除器能在无需阻止流体流动的情况下,有效地消除各类流体在传输系统可能产生的水外锤和浪涌发生的不规则水击波震荡,从而达到消除具有破坏性的冲击波,起到保护之目的。
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。
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定转速所需时间极短。
这就意味着在极短的时间里,水的流量从零猛到额定流量。
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道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,还会损坏阀门和固定件。
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,关闭的阀门在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。
另一种关于水锤效应的说法:异步电动机在全压启动时,从静止状态加速到额定转速,水的流量从零猛增到额定流量.由于流体具有动量和一定程度的可压缩性,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高或过低的冲击,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,水锤出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。
泵站停泵水锤的分析及危害有哪些?
泵站停泵水锤的分析及危害有哪些?由于压头管路中流速的急剧变化,引起管路中水流压头急剧升高或减低的水力冲击状况称为水锤状况或水击状况。
低转速离心水泵泵站水锤有启用水锤、关阀水锤与停泵水锤。
只要按照正确的操控程序启用泵,不至于引起导致危害的启用水锤,只是在空管状况下、当管中气体不可以及时排出而被压缩时才会加剧水流压头的变化。
关阀水锤在正确操控时也不会引起过大的水锤压头。
而由于突然停电或误操控导致的事故停泵所发生的泵站水锤往往数值较大,通常可达正确压头的一、5?4倍或更大,破坏性强,常导致意外事故。
因而,对泵站水锤务必认真分析,并进行核算,以便采取必要的防护工作。
一、停泵水锤分析管路上无止回阀的停泵水锤,管路上无止回阀的停泵水锤流程分三个阶段。
泵工况。
当动力突然中断后,由于机组与水流的惯性用处,机组仍然维持正转,水流仍然按正确流动方向流动。
但正转转速逐渐减小,流速与泵流量也逐渐减小,压头减低。
通常状况下,机组惯性较大时,当水流受管壁的摩阻与重力的用处停止流动时,机组仍然减速正转。
这一阶段,从动力突然中断启到管内水流完全停止正向流动【即Q=0)为止。
制动工况。
瞬态静止的水,在重力与静水头的用处下,开始倒流。
倒流水对正转的转子起制动用处,使机组转速继续减低。
当正转转子的能量耗尽时,泵停止正转。
由于倒流水受到正转叶轮的阻力,泵与管路中水压头开始回升,这一阶段从水开始倒流【即Q=0)起,到泵停止正转(即转速n=0)止。
水轮机工况。
在倒流水的用处下,泵开始反转,并逐渐加快,泵中水压也不断升高。
倒流泵流量很快达极限值,反转转速也因而上升。
随着叶轮转速的升髙,势必挟带水-起转动,阻止水流下泄。
反而使倒流泵流量有所减低,使管路中压头增至极限值,相应地转速也满足极限值。
随后,由于倒流泵流量继续减少,因而反转转速略有减低,最后机组在平稳的转速与泵流量下运作。
由于这时的机组受到倒流水的用处,在无任何负载的状况下空运转,所以这一平稳的转速叫飞逸转速。
水锤作用产生的危害及防范措施
水锤作用是指在管道中流体的流动过程中,由于流速的变化而产生的压力波动。
水锤作用的产生会对管道和设备造成严重的危害,因此需要采取相应的防范措施。
下面将对水锤作用产生的危害及防范措施进行详细介绍。
一、水锤作用的危害
管道和设备的破坏:水锤作用会产生巨大的压力波动,对管道和设备造成严重的冲击和破坏,导致管道和设备的损坏和失效。
噪声和振动:水锤作用会产生巨大的噪声和振动,对周围环境和设备造成严重的影响,影响人们的生活和工作。
安全事故:水锤作用会导致管道和设备的破坏和失效,可能引发火灾、爆炸等安全事故,对人们的生命和财产造成严重的威胁。
二、水锤作用的防范措施
安装减压阀:减压阀可以控制管道中的压力,避免压力过高而产生水锤作用。
安装缓冲器:缓冲器可以吸收水锤作用产生的压力波动,减少对管道和设备的冲击和破坏。
控制流速:控制管道中的流速,避免流速的突然变化而产生水锤作用。
定期检查和维护:定期检查和维护管道和设备,及时发现和处理管道和设备的问题,避免水锤作用的产生。
加强安全教育:加强对工作人员的安全教育,提高他们的安全意识和应急处理能力,避免安全事故的发生。
总之,水锤作用的产生会对管道和设备造成严重的危害,因此需要采取相应的防范措施。
安装减压阀、缓冲器,控制流速,定期检查和维护,加强安全教育等措施都可以有效地避免水锤作用的产生,保障管道和设备的安全和稳定运行。
太阳能热水系统水锤危害及预防措施
前言在安装太阳能热水系统时,管路和阀门是必不可少的,在开关这些阀门或启停水泵时有时会出现管路剧烈抖动,有时还伴有声音,或者正常运行的太阳能热水系统时常发出刺耳的响声,这就是水锤现象,有些资料也称为水击现象。
这种现象会引起管道振动和噪音,严重时可使管道破裂泄水,造成危险和伤害,后患无穷。
许多太阳能厂家代理商和用户反映这种情况,但从接触的人当中,真正能够了解水锤现象原理的人很少,因此有必要对水锤现象的危害和消除方法作一下介绍。
一、水锤现象分析在太阳能热水系统管路中液体的运动状态突然改变的情况下(例如阀门的突然关闭或突然开启,水泵的突然启动或停止)。
由于流速突然发生迅速变化,结果由于流体惯性,必然引起管路内压强的剧烈波动,即压强的突然上升与突然下降,并在整个管长范围内传播。
压强突变使管壁产生振动,并伴有锤击声,故将这种现象称为管内水锤现象,或水击现象。
当阀门迅速关闭时,管内流速急剧下降,压强迅速上升,称为正水锤。
正水锤可能使管道爆裂。
而当阀门迅速开启时,管内流速急剧上升,压强迅速下降,称为负水锤。
负水锤可使管道产生真空和汽蚀,使管道变形。
以下仅以正水锤为例分析水锤产生的过程。
以太阳能储热水箱与供热水管阀门之间管道为例(见图1),有一长为L的供热水管道,管道的另一端有一阀门,阀门后是淋浴喷头。
假定在正常供热水的条件下,管中的流速和压强分别为V0,P0。
下面来分析水锤现象产生过程。
1. 假定时间T=0时,水流以速度V0由储热水箱流向阀门,此时阀门突然关闭,则紧贴阀门的薄层流体立即停止流动,由于惯性,后面的流体仍继续流动。
压缩前面的这层流体(可想象载满人的公共汽车急刹车),使被压流体的压强突然增大,由于压强突增,引管壁膨胀,接着与其相邻的另一层液体也停止流动,压强同样升高,这样一层层水流相继停止流动,结果整个管道膨胀,压强由阀门开始沿逆流方向迅速升高,形成一个传播速度为V0的波。
2. 在关闭阀门后T= L/ V0 时刻,管内的流体处于静止与被压缩状态,由于储热水箱内的压力一定(基本没变),管道内的压强高于水箱内的压强,这一压差的存在,管内流体又以速度V0自阀门处向储热水箱内倒流,倒流的结果,使压强恢复到原来的p0,同时形成一个由水箱向阀门传播速度为V0的波。
水锤的危害及预防
水锤的危害及预防在压力管道中,由于某种外界原因(如阀门突然关闭或开启,水泵机组突然停车等),使得水的流速突然变化,从而引起压强急剧升高和降低的交替变化,这种水力现象称为水锤,也称水击。
一、水锤的危害水锤引起的压强升高,可达管道正常工作压强的几倍,甚至几十倍。
这种大幅度的压强波动,造成的危害有: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,沿途房屋渍水,供水管网压力降低。
2、引起水泵反转,破坏泵房内设备或管道,严重的造成泵房淹没。
3、造成人身伤亡等重大事故,影响生产和生活。
二、水锤产生的条件1、阀门突然开启或关闭。
2、水泵机组突然停车或开启。
3、单管向高处输水(供水地形高差超过20米);4、水泵总扬程(或工作压力)大;5、输水管道中水流速度过大;6、输水管道过长,且地形变化大。
三、水锤的预防措施㈠开(关)阀水锤1、开关水锤有直接水锤和间接水锤,延长开阀和关阀的时间,可避免产生直接水锤。
2、离心泵、混流泵应在阀门关至15%—30%时而不是全关时停泵,这样可以降低水泵出口压力,防止水泵振动及延长阀门使用寿命。
对于轴流泵在泵出口一般不应设阀门。
㈡启泵水锤1、排除管道空气,使管道充满水后再开启水泵。
凡是长距离输水管道的隆起处各点应设置自动排气阀或设置充水设施。
2、当水泵必须在空管启动时,可采用分阶段开阀启泵方式。
⑴先将水泵出口阀门打开15%—30%(蝶阀可先开150—300),管道上其余阀门全部开启。
⑵然后启动水泵。
⑶待管道充满水后再将水泵出水口阀门全开或开到所需的角度。
3、设有止回阀的水泵⑴在止回阀前设自动排气阀。
⑵在止回处设旁通阀。
⑶事故停泵后,应待止回阀后管道充满水再启动水泵。
⑷启泵时水泵出口阀门不要全开,否则会产生很大的水冲击。
据调查分析国内几个泵站的重大水锤事故多在这种情况下产生。
㈢停泵水锤给水管中的水在断电后的最初瞬间,主要靠惯性以逐渐减慢的速度继续向水池方向流动,然后流速降到零。
浅谈_水锤效应_的危害与消除措施
科技信息2010年第9期SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION为了满足城乡人民的正常生产和生活用水需求,减少供水管网及设施的维修费用,预防供水事故的发生,认识及消除水锤效应,是非常有必要的。
水锤是在突然停电或者在阀门关闭太快时,由于压力水流的惯性,产生水流冲击波,就象锤子敲打一样,所以叫水锤。
当打开的阀门突然关闭,后续水流在惯性的作用下,迅速达到最大,并产生破坏作用即正水锤;相反,关闭的阀门在突然打开后,也会产生水锤即负水锤,也有一定的破坏力,这两种现象就是水利学当中的“水锤效应”。
电动水泵机组突然停电或启动时,同样也会引起压力的冲击和水锤效应。
这种压力的冲击波沿管道传播,极易导致管道局部超压而造成管道破裂、损坏设备等,故水锤效应防护成为供水工程关键性的工艺技术之一。
1水锤产生的条件以及水锤效应的危害水锤产生的条件有:阀门突然开启或关闭;水泵机组突然停车或开启;单管向高处输水(供水地形高差超过20米);水泵总扬程(或工作压力)大;输水管道中水流速度过大;输水管道过长,且地形变化大等。
水锤引起的压强升高,可达管道正常工作压强的几倍,甚至几十倍。
这种大幅度的压强波动,造成的危害有:引起管道强烈振动,管道接头断开,破坏阀门,严重的压强过高造成管道爆管,供水管网压力降低。
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。
引起水泵反转,破坏泵房内设备或管道,严重的造成泵房淹没,造成人身伤亡等重大事故,影响生产和生活。
2水锤效应的消除措施2.1开(关)阀水锤消除开关阀水锤有直接水锤和间接水锤,延长开阀和关阀的时间,可避免产生直接水锤。
离心泵、混流泵应在阀门关至15%—30%时而不是全关时停泵,这样可以降低水泵出口压力,防止水泵振动及延长阀门使用寿命。
对于轴流泵在泵出口一般不应设阀门。
2.2启泵水锤的消除2.2.1排除管道空气,使管道充满水后再开启水泵。
2.2.2凡是长距离输水管道的隆起处各点应设置自动排气阀或设置充水设施。
管道工程设计中的水锤分析及应对策略论文.
管道工程设计中的水锤分析及应对策略论文2019-11-051.水锤的危害水锤的危害主要有以下几种形式:(1)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(正水锤),其危害很大,会引起水泵、阀门和管道破坏;或水锤压力过低时(负水锤),应力交替变化,会引起管道和设备振动,管道因失稳而破坏。
发生负水锤时,管中产生不利的真空,造成水柱断流,和再次结合形成的弥合水锤,对管道破坏更为严重。
(2)水泵及阀门的启闭、运行工况改变及其事故紧急停机等动态过渡过程造成的输水管道内压力急剧变化和水锤作用等,常常导致泵房和机组产生振动。
(3)水泵反转速度过高或与水泵机组的临界转速相重合,以及突然停止反转过程或电动机再启动,从而引起电动机转子的永久变形,水泵机组的剧烈震动和联结轴的断裂。
(4)水泵倒流量过大,引起管网压力下降,水量减小,影响正常供水。
2.影响水锤的因素2.1管道流速管道流速越低对于防止水锤发生越有利。
管道流速越低,水流惯性越小,速度的微分变化率就越低,从而降低水锤升压和降压。
流量相同时,管径越大,流速越低,但投资费用越高。
在短距离输水管道系统中,可以选用较大的管径来获得较低的流速以达到控制瞬变压力。
而长距离输水管道系统,管径应从投资成本及运营成本综合考虑,一般需要设置水锤防护设备。
2.2管道平、纵布置通常管道的纵向布置需要与现状地面高程相匹配。
在管道系统中较高的节点是容易产生负压甚至由于压力降低使管道内的水汽化形成水柱分离,当水柱再次弥合时会产生很大的水压冲击,造成严重危害。
所以对于管道系统,最理想的情况是通过改变管道平、纵(可以加大局部管道埋深,降低管道高程,可以有效降低节点高程)布置,可以避免管道内空气的积累或形成负压。
2.3管道材料当流量快速降低时,压力传递速度对于瞬变作用非常重要;较软的管道材料压力传递速度比较硬的管道小。
所以使用能够抵抗水力冲击的软管,对于消除水锤非常有效。
浅析停泵水锤危害及防护措施
浅析停泵水锤危害及防护措施摘要水锤是指水泵突然停止或开启导致水的流速变化而造成的压强大幅度波动的现象,而停泵水锤往往会对生产造成巨大的影响,严重的还会对安全造成重大的威胁,但停泵水锤也并不是不能防护的,文章分析并详述了许多能够有效地防止停泵水锤的产生的方法。
关键词水锤、水击、停泵安全、防护消除一、水锤效应简介水锤又名为水击,是指水在传送的过程中,水泵突然停止、突然开启或关闭导叶、突然开启或关闭阀门而产生的流速变化同时使压强大幅度波动的现象。
而在给水泵启动与停止时通过水流冲击管道而产生的严重水击则称之为水锤效应。
水管内壁是光滑的水能在其中流动自如。
当突然关闭阀门或是给水泵停止水流就会到达阀门和管壁并对其产生一个压力。
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,这就是水力学当中的“水锤效应”,也就是正水锤。
同时相反的,当突然打开关闭着的阀门或者是给水泵启动也能够产生水锤。
水锤产生的瞬时压强非常的大,能够达到管道中正常工作压强的几十倍甚至是数百倍。
这种大幅度压强波动,可导致管道系统产生强烈振动或噪声,并可能破坏阀门接头。
会对管道系统产生巨大的危害,严重的甚至破坏管道系统。
水锤效应的破坏性大致有以下几点:由压强过高而引起管子的破裂或是压强过低而导致管子的瘪塌,同时还会损坏阀门和固定件。
在短时间内,水的流量从零猛到额定流量。
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。
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。
二、发生停泵水锤的主要原因停泵水锤的产生往往与电力系统故障或是水泵机组的机械故障有分不开的关系,这些故障往往会导致水泵机组突然停运,造成开阀停车时在水泵管路中水流速度发生递变而引起压力递变。
如今自动化程度不断提高水泵的开启与停止也早已实现了远程操作,这种进步虽然使工作变得轻松便捷,然而也使其增加了许多安全隐患。
水锤分析计算和防护措施
浅析水锤分析计算和防护措施摘要:在水泵正常运行时,如果突然断电,在供水管道中将形成大于水泵正常工作压力数倍的水锤压力,造成水泵和供水管道破坏。
采用特征线法对取水泵站进行了水锤分析。
计算结果表明:水锤压力较大,影响水泵及管路的安全稳定运行。
本文主要对水锤产生的原因、危害及一些常见的防护措施进行了介绍。
关键词:水锤;水柱脱流;水锤防护一、水锤现象水锤现象在压力管路中,由于流体的流速剧烈变化而引起一系列急骤地压力交替升降的水力撞击现象,称为水锤(水击)现象,也称水力瞬变。
目前,国内外普遍将压力输水管路中所发生的各种水锤现象,通称为输水管路的水力过渡过程。
管路中发生水锤现象时,随着压力的交替升降,液体分子质点将相应地呈现密疏状态交替变化,这种变化以纵波形式沿管路往复传播,因此水锤现象是一种波动。
在有压管路中,由于流速的剧烈变化和水流的惯性而引起一系列急骤的压力变化和密度变化。
它们的综合作用结果,在物理现象上表现为快速传播的水锤波动。
水锤波动全过程包括压力波的产生、传播、反射、干涉以及消失的整个物理过程。
水锤的传播只限于连续的水流中,当管路中出现水柱分离时,水锤波的传播受到影响,将会引起更加复杂的物理过程。
引起水锤的主要原因有:1)启泵、停泵、启闭阀门或改变水泵转速、叶片角度调节流量时;尤其在迅速操作,水流速度发生急剧变化的情况下。
2)事故停泵,即运行中的水泵动力突然中断时,较多是由于配电系统故障、误操作、雷击等情况下的突然停泵。
图1-1 供水系统水锤过程线图二、水锤的危害长距离高扬程输水工程中,水锤事故的发生是较为普遍的现象,尤其是管线高差起伏较大、地形复杂的工程。
事故产生的实例也是多种多样的,例如,水电站内因关闭水轮机导叶时操作失误,而造成压力管内水压上升;泵站系统中,因断电或其他原因而使水泵突然停泵,压水管内的压力在下降之后又产生不同程度的压力上升,导致停泵水锤。
水锤事故都会造成不同程度的灾害,轻则造成水管破裂(即爆管),致使供水中断,影响正常的生产生活;重则造成淹毁泵站、泵船沉没等严重后果。
停泵水锤的危害及预防
停泵水锤的危害及预防水锤也称水击,是压力管道中由于水流速度发生骤然变化而引起压力变化的一种水力过渡现象,也称瞬变流。
即在压力管道中,当水流因某种原因而产生流速的急剧变化时,由于流体的惯性作用而引起管道内液体的压力升高或降低。
它对水泵机组和管道系统的危害性很大。
一般情况下,水泵在正常运行和正常停泵过程中是不会发生水锤的。
水锤现象分类从不同角度,水锤现象可分为4类:(1)按关阀历时与水锤相的关系分为直接水锤现象和间接水锤现象;(2)按水锤波动情况可分为水柱连续水锤现象和水柱分离水锤现象;(3)按水锤水力特性可分为刚性水锤现象和弹性水锤现象;(4)按水锤成因的外部条件可分为启动水锤现象、关阀水锤现象和停泵水锤现象。
水锤计算方法水锤分析计算可以采用解析法、图解法、特征线法以及有限元法。
解析法和图解法忽略了摩擦阻力的影响,对复杂边界条件的处理也比较粗糙,计算精度较差。
采用有限元法计算机用时并不减少,且边界条件处理不如特征线法方便。
采用特征线法,可较精确地考虑沿程摩阻和局部摩组队水锤计算的影响,能方便地处理各种复杂边界条件,如串联管道、分岔管道、阀门、调压室、机组等处的边界条件,计算精度可以大大提高。
停泵水锤有哪些危害停泵水锤是水锤现象的一种,是由于泵站工作人员失误操作、外电网事故跳闸以及自然灾害(大风、雷击、地震)等原因,导致水泵机组突然断电,造成停车而在泵站及管路系统中发生的水锤现象。
根据调查发现,很多的水锤事故都属于停泵水锤事故,其对泵房和管路的安全有极大的威胁,国内有几座水泵房曾发生停泵水锤而导致泵房淹没或管路破裂。
水锤现象的延续时间虽然短暂,但它造成的工程事故不容忽视,轻则水泵机组产生振动和水力撞击噪声;严重时,水泵机组震坏,管道锤裂造成停水事故。
如因事故停泵在管路中产生水柱分离和断流弥合水锤,则其破坏力更为严重。
停泵水锤,如何防护由于停泵水锤可能导致泵站和输水系统发生严重事故,因此有必要根据具体情况采取相应的措施来消除停泵水锤或消减水锤压力。
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定转速所需时间极短。
这就意味着在极短的时间里,水的流量从零猛到额定流量。
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道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,还会损坏阀门和固定件。
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,关闭的阀门在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。
另一种关于水锤效应的说法:异步电动机在全压启动时,从静止状态加速到额定转速,水的流量从零猛增到额定流量.由于流体具有动量和一定程度的可压缩性,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高或过低的冲击,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,水锤出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。
长距离输水工程水锤危害及防护措施
以 lm s k / 左右 的速度传 至全 管。这种 水锤应在设
计 和运行 中加 以分 析 和考 虑 ,力 求避 免 。
A = 口×AV g H / () 3
作者简介 :赵 向军 (9 5 一 ,男 ,河南人 ,工程师 。 17 年 )
28 ・
维普资讯
人员 , 甚至造成人身死亡事故。如 18 9 3年 ,北京 某 水厂 因 维 修 上 的疏 忽 ,泵 出 口处 止 回 阀 阀 轴 磨 断 ,脱落 的阀瓣 冲到 阀体收缩 出 口处 ,突然 堵截 了
出 口,在 该处 产生 巨大 水锤 ,鼓 破 阀顶 盖 ,水柱 连 同炸 成碎 片 的盖 子 冲 向 2 0多米 高 的厂 房 屋 顶 ,半
维普资讯
项 目管理
长距 离输 水工 程水 锤危 害及 防护 措施
20 08年 第 3期
长距离 输水工 程 水锤危 害 及防 护措施
赵 向 军
( 陕西省 宝鸡 峡灌 溉管理 局 ,咸 阳市
【 摘
720 ) 1 0 0
要 】 本文介绍 了水锤 的成 因及危 害 , 分析 了水锤产 生的机理 ,并用实例说明 了水锤防护措施在 工程 中的
从 而 ,使该处 压力 产生 一个 突 然 的跃 升 或下 跌 ,这 种一 系列急剧 的压 力交 替升 降 的水 力 冲击现 象 称为 水锤 。在长距 离 输 水 管 道 输 水 时 ,水 锤 经 常发 生 , 若不加 以防治 ,很 可能会造成 十分严重 的破 坏 。 输水过程 中能 引起 流速 变化 而导 致水 锤 的 因素 很多 ,如 :阀 门的正 常 ( 或事 故 ) 启 闭和 调节 、阀
3 1 设 计 阶段 .
对 于 间接水 锤 ,管路 中产生 的最 大压 力 总是小 于直接 水 锤 。通 过 多 年运 行 与实 践 ,我们 认 识 到 : 当阀 门关 闭无 限缓 慢 时 ,水锤 压 力 可无 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 的减 少 ; 在 阀 门关 闭的初 始 阶段 ,可 以较快 的关 闭 ,不 会产 生较大 的水 锤压 力 ;适 当的关 阀程 序 ,可 以在 所需 的时 间 内关 闭 阀门 ,且能 使水 锤压 力 降到 最小 。
水锤吸纳器工作原理
水锤吸纳器工作原理水锤吸纳器是一种常用于管道系统中的设备,其主要作用是减少或消除由于液体流动速度突然变化而产生的水锤现象。
水锤现象是指在管道中液体流动速度发生突变时,由于惯性作用导致压力波的传播,从而引起管道内部压力的剧烈波动。
这种波动不仅会对管道系统造成损坏,还会对设备和工艺产生不利影响。
水锤吸纳器的工作原理十分重要。
一、水锤现象及其危害1.1 水锤现象当液体在管道中流动时,其速度和压力会随着流量的变化而发生变化。
当液体流速突然改变时,例如阀门的开关、泵站启停等操作引起流速急剧增加或减小,就会产生水锤现象。
这是因为液体在流动过程中具有一定的质量和惯性,在速度突变时会产生压力波向前传播,并反射回来形成来回振荡。
1.2 水锤危害水锤现象会导致管道系统内部压力迅速升高,超过管道的承受能力,从而引起管道的破裂。
水锤还会对设备和工艺产生不利影响,例如泵站的启停频繁会导致泵的叶轮损坏、管道中的阀门和仪表受到冲击而失效等。
二、水锤吸纳器的基本原理2.1 水锤吸纳器的作用水锤吸纳器主要通过改变液体流动速度和压力分布,减少或消除液体流动中产生的压力波。
它可以吸收由于流速突变引起的压力波,并将其能量转化为其他形式。
2.2 水锤吸纳器的结构水锤吸纳器一般由容积腔、进口阀门、出口阀门和空气室组成。
容积腔用于存储液体,在流速突变时起到缓冲作用;进口阀门和出口阀门用于控制液体进入和离开容积腔;空气室则用于提供空气垫,以减少液体流动中产生的压力波。
三、水锤吸纳器工作原理3.1 液体进入水锤吸纳器当液体进入水锤吸纳器时,首先经过进口阀门进入容积腔。
进口阀门的开启速度可以根据实际需要进行调节,以控制液体的流速。
3.2 液体在容积腔中的缓冲作用液体在容积腔中会产生一定的压力,这是因为液体具有一定的质量和惯性。
当液体流速突变时,容积腔会起到缓冲作用,使得液体流动速度和压力分布逐渐平稳过渡,减少了压力波的产生。
3.3 空气室提供空气垫水锤吸纳器中的空气室起到重要作用。
水锤的危害及预防
水锤的危害及预防在压力管道中,由于某种外界原因(如阀门突然关闭或开启,水泵机组突然停车等),使得水的流速突然变化,从而引起压强急剧升高和降低的交替变化,这种水力现象称为水锤,也称水击。
一、水锤的危害水锤引起的压强升高,可达管道正常工作压强的几倍,甚至几十倍。
这种大幅度的压强波动,造成的危害有: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,沿途房屋渍水,供水管网压力降低。
2、引起水泵反转,破坏泵房内设备或管道,严重的造成泵房淹没。
3、造成人身伤亡等重大事故,影响生产和生活。
二、水锤产生的条件1、阀门突然开启或关闭。
2、水泵机组突然停车或开启。
3、单管向高处输水(供水地形高差超过20米);4、水泵总扬程(或工作压力)大;5、输水管道中水流速度过大;6、输水管道过长,且地形变化大。
三、水锤的预防措施㈠开(关)阀水锤1、开关水锤有直接水锤和间接水锤,延长开阀和关阀的时间,可避免产生直接水锤。
2、离心泵、混流泵应在阀门关至15%—30%时而不是全关时停泵,这样可以降低水泵出口压力,防止水泵振动及延长阀门使用寿命。
对于轴流泵在泵出口一般不应设阀门。
㈡启泵水锤1、排除管道空气,使管道充满水后再开启水泵。
凡是长距离输水管道的隆起处各点应设置自动排气阀或设置充水设施。
2、当水泵必须在空管启动时,可采用分阶段开阀启泵方式。
⑴先将水泵出口阀门打开15%—30%(蝶阀可先开150—300),管道上其余阀门全部开启。
⑵然后启动水泵。
⑶待管道充满水后再将水泵出水口阀门全开或开到所需的角度。
3、设有止回阀的水泵⑴在止回阀前设自动排气阀。
⑵在止回处设旁通阀。
⑶事故停泵后,应待止回阀后管道充满水再启动水泵。
⑷启泵时水泵出口阀门不要全开,否则会产生很大的水冲击。
据调查分析国内几个泵站的重大水锤事故多在这种情况下产生。
㈢停泵水锤给水管中的水在断电后的最初瞬间,主要靠惯性以逐渐减慢的速度继续向水池方向流动,然后流速降到零。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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。
长距离输水工程应进行必要的水锤分析计算,并对管路系统采取水锤综合防护计算,根据管道纵向布置、管径、设计水量、功能要求,确定空气阀的数量、型式、口径。
1水锤发生的原因与分类1.1引起水锤过程的原因(1)启泵、停泵、用启闭阀门或改变水泵转速、叶片角度调节流量时;尤其在迅速操作、使水流速度发生急剧变化的情况。
(2)事故停泵,即运行中的水泵动力突然中断时停泵。
较多见的是配电系统故障、误操作、雷击等情况下的突然停泵。
1.2水锤破坏主要的表现形式(1)水锤压力过高,引起水泵、阀门和管道破坏;或水锤压力过低,管道因失稳而破坏。
(2)水泵反转速过高或与水泵机组的临界转速相重合,以及突然停止反转过程或电动机再启动,从而引起电动机转子的永久变形,水泵机组的剧烈振动和联结轴的断裂。
(3)水泵倒流量过大,引起管网压力下降,水量减小,影响正常供水。
1.3.水锤的分类与判别(1)按产生水锤的原因可分为:关(开)阀水锤、启泵水锤和停泵水锤;(2)按产生水锤时管道水流状态可分为:不出现水柱中断与出现水柱中断两类。
前者水锤压力上升值△H通常不大于水泵额定扬程HR或水泵工作水头H0称正常水锤;后者当水柱再弥合时,水锤压力上升值较高,常大于HR或H0,是引起水锤事故的重要原因,故称非常水锤。
所谓水柱中断,就是在水锤过程中,由于管道某处压力低于水的汽化压力而产生,即:Pi/γ+Pa/γ≤Ps/γ(1-1)式中: Pi/γ—管道中某点的压力(M);Pa/γ—大气压力(M);Ps/γ—水的饱和蒸汽压力(绝对压力),在常温下取2-3M;γ—水的容重。
(3)对于关(开)阀水锤,与关(开)阀时间T。
有关可分为:直接水锤:Tc<Tγ(1-2)间接水锤:Tc>Tγ (1-3) 式中:Tγ—水锤相(秒),见公式(1-12)。
1.4水锤特征的计算1.4.1水锤传播速度α对于均质管道输送清水,且不考虑水中所含空气时按下式计算:(m/s)式中:——声音在水中的传播速度α,,一般取1435m/s;——水的弹性系数,取2.1×108Kg/m2;ρ——水的密度,取102Kg·s2/m4;E——管壁材料的弹性系数;δ——管壁厚度(m);D——管道内径(m);C——不同壁厚,不同支承方式的系数。
1(m/s) (1-4)(1)薄壁管道>25:①管道只在上游端固定时,=1-(1-5)式中:μ——管壁材料的泊松比,对于钢取0.3;对于混凝土取0.15。
②全管道固定并没有轴向运动(如地下埋设管道)(1-6)③管道采用膨胀接头连接时,(1-7)(2)厚壁弹性管(≤25)①只在上游端固定时,=(1-8)②全管道固定,并没有轴向运动时,=(1-9)③管道采用膨胀接头连接时,=(1-10)对于钢筋混凝土管:(m/s)(1-11)1.4.2水锤相TγTγ按下式计算:(s)(1-12)式中:L——管道长度(M);α——水锤波速(M/S)。
1.4.3管道惯性时间常数TωTω(其意义为管道不计水头损失时流速从υ0加速到零的时间)按下式计算:=(S)(1-13)当管道面积及材料性质沿不变时,==(S)(1-14)式中:——管道初始流量(M3/S);——管道初始扬程(M);——管道初始流速(M/S);——管道面积(M2)。
(注脚i代表不同管段和数值)。
1.4.4管路常数2ρ2ρ按下式计算:(1-15)1.4.5机组时间常数(又称机组加速时间)按下式计算:(S) (1-16)式中:——水泵机组的飞轮惯量(kg·m2),一般可以取电动机的的1.1~1.2倍,电动机可由样本上查得或由电动厂提供;——水泵额定转矩(kg·m)可用下式计算:= ,其中——水泵额定轴功率(kw);——水泵额定转数(转/分)。
2、水锤计算目的、方法与参数标准2.1计算目的计算压力水系统在各种工况时水锤过程的目的在于:(1)提供最大水锤压力上升值Δ,以便进行泵壳、管道、支墩的强度计算,以及选配管道、阀件。
(2)提供管道沿线主要点,如水泵出口(或出口阀门、逆止阀)、管道中点、管道隆起点的最大降压值Δ,以便复核管道的稳定性。
(3)提供各种停泵不关阀工况的时间特征值,作为选择水泵出口阀门型式、关阀程序的依据,这些特征值是:——从水泵动力切断到输水管道水体流动方向开始改变的时间,又称水泵出现零流量时间(S)——从水泵动力切断到水泵转动方向开始改变的时间,又称水泵出现零转速时间(S)。
——从水泵动力切断到水泵出现最高反转速时间(S)。
以上特征值的意义及停泵不关阀的水锤过程线是评价水泵装置设计好坏以及提出防护措施的基础。
(4)提供水泵机组在作制动工况、水轮机工况运行时,可能出现的最大倒流量,最大反转速,是否满足设计标准或要求。
2.2非常水锤压力估算(1)当两水柱再弥合时即出现水柱冲击,其压力升高值按下式估算:(2-1)式中:,弥合后水柱的运动速度为。
(2)当水泵出口设有止回阀,并在止回阀后水柱再弥合时,其压力升高按下式估算:(m/s)(2-2)式中:υ——为水柱冲击阀门或止回阀时的速度(m/s),可按下式估算:①如果在管道水流开始倒流时止回阀关闭,则(管道初始流速)(m/s)。
②如果在管道水流倒后止回阀关闭,则υ可按下式估算:(m/s)(2-3)式中:——出水池水面到止回阀门处的几何高度(M);——出水池水面到止回阀门处管道正常运行时水头损失(M)。
③非常水锤对中、低压供水系统危害性特别大,应当注意加以防止。
2.3水锤参数标准泵和输水管路发生水锤过程时,水泵及管道的压力H、流速υ和水泵转矩M均随时间t而变化;当水泵启、停时还会发生水泵转速n的变化,甚至旋转方向的改变。
目前我国尚未规定水泵与压力输水管水锤参数的标准,根据水电站设计等有关标准,提出如下数值作为设计参数。
(1)最大的水锤压力上升值用下式计算:(2-4)式中:——水泵额定扬程(M);——最大水锤压力增值(M);(M),其中——最大水锤压力(M)。
应不大于水泵、管道及阀门的试验压力或按表3-1采用。
允许值水体水温所对应的饱和水蒸气压力(/γ);使水流不出现水柱中断,当水柱中断是不可避免时,应研究是否采取防护措施。
(3)允许最大的水泵反转速上升高值:(2-5)式中:——水泵额定转速(转/分);其中:——水泵最大反转速(转/分)。
水泵作反转运行时,即为水轮机工况,应参照水轮机的有关规定,并考虑水泵的临介转速。
水泵的临介转速应由水泵厂提供,一般建议以不大于0.2为宜。
(4) 对于倒流量的的允许值,应由供水的对象及其重要性来决定。
3 停泵水锤防护措施由于停泵水锤可能导致泵站和输水系统发生严重事故(如泵房内设备或管道破裂导致泵房淹没,输水管破裂导致沿途房屋渍水),因此有必要根据具体情况采取相应的措施来消除停泵水锤或消减水锤压力。
(1)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。
(2)输水管线布置时应考虑尽量避免出现驼峰或坡度剧变。
(3)通过模拟,选用转动惯量GD2较大的水泵机组或加装有足够惯性的飞轮,可在一定程度上降低水锤值。
(4)设置水锤消除装置①调压室:调压室是一个钢制或钢筋混凝土的水箱,压力管道上的调压室有单向与双向调压室两种。
②气压罐:国内使用经验不多,在国外(英国)使用较广泛。
它利用气体体积与压力的特定定律工作。
随着管路中的压力变化气压罐向管道补水或吸收管路中的过高压力,其作用与双向调压塔类似③水锤消除器:水锤消除器能在无需阻止流体流动的情况下,有效地消除各类流体在传输系统可能产生的水外锤和浪涌发生的不规则水击波震荡,从而达到消除具有破坏性的冲击波,起到保护之目的。
80 年代以前曾经广为采用。
它安装于止回阀附近,某些水锤消除器无自动复位功能,容易因误操作导致发生水锤。
④缓闭止回阀:有重锤式和蓄能式两种。
这种阀门可以根据需要在一定范围内对阀门关闭时间进行调整。
一般在停电后3~7 s内阀门关闭70%~80%,剩余20%~30%的关闭时间则根据水泵和管路的情况调节,一般在10~30 s范围。
可以利用计算机模拟最佳时间,并现场调试确定。
值得注意的是,当管路中存在驼峰而发生弥合水锤时,缓闭止回阀的作用就十分有限。
危害在压力管道中,由于某种外界原因(如阀门突然关闭或开启,水泵机组突然停车等),使得水的流速突然变化,从而引起压强急剧升高和降低的交替变化,这种水力现象称为水锤,也称水击。
一、水锤的危害水锤引起的压强升高,可达管道正常工作压强的几倍,甚至几十倍。
这种大幅度的压强波动,造成的危害有: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,沿途房屋渍水,供水管网压力降低。
2、引起水泵反转,破坏泵房内设备或管道,严重的造成泵房淹没。
3、造成人身伤亡等重大事故,影响生产和生活。
二、水锤产生的条件1、阀门突然开启或关闭。
2、水泵机组突然停车或开启。
3、单管向高处输水(供水地形高差超过20米);4、水泵总扬程(或工作压力)大;5、输水管道中水流速度过大;6、输水管道过长,且地形变化大。
三、水锤的预防措施㈠开(关)阀水锤1、开关水锤有直接水锤和间接水锤,延长开阀和关阀的时间,可避免产生直接水锤。
2、离心泵、混流泵应在阀门关至15%—30%时而不是全关时停泵,这样可以降低水泵出口压力,防止水泵振动及延长阀门使用寿命。
对于轴流泵在泵出口一般不应设阀门。
㈡启泵水锤1、排除管道空气,使管道充满水后再开启水泵。
凡是长距离输水管道的隆起处各点应设置自动排气阀或设置充水设施。
2、当水泵必须在空管启动时,可采用分阶段开阀启泵方式。
⑴先将水泵出口阀门打开15%—30%(蝶阀可先开150—300),管道上其余阀门全部开启。
⑵然后启动水泵。
⑶待管道充满水后再将水泵出水口阀门全开或开到所需的角度。
3、设有止回阀的水泵⑴在止回阀前设自动排气阀。
⑵在止回处设旁通阀。
⑶事故停泵后,应待止回阀后管道充满水再启动水泵。
⑷启泵时水泵出口阀门不要全开,否则会产生很大的水冲击。
据调查分析国内几个泵站的重大水锤事故多在这种情况下产生。
㈢停泵水锤给水管中的水在断电后的最初瞬间,主要靠惯性以逐渐减慢的速度继续向水池方向流动,然后流速降到零。
管道中的水在重力水头作用下,又开始向水泵倒流,速度由零逐渐增大。
由于管道中水的流速变化,从而引起水锤现象的发生。
1、降低输水管道的流速,增加管道直径、壁厚,可在一定程度上降低水锤压力。
2、选用转动惯量GD2较大的电动机或加装有足够惯性的飞轮,可在一定程度上降低水锤值。
3、输水管线布置时,减少管路布置的陡峭度,尽量布置平缓管路,应考虑尽量避免出现峰点或坡度剧变,在管路中各峰点安装可靠的排气阀,避免产生弥合水锤。