停泵水锤计算及其防护措施环境保护论文
电站停泵水锤危害及防范措施
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电站停泵水锤危害及防范措施
严正波! 朱! 松
（ 云南电力试验研究院（ 集团） 有限公司电力研究院，云南! 昆明! "#$$#% ） 摘! 要：针对现场实际设备全面分析了停泵水锤产生的原因，从设计和运行调整方面总结介绍了防范停泵 水锤的措施。 关键词：停泵水锤! 泵控制阀! 抗水锤气压罐! 防范措施 中图分类号：&’"(! 文献标识码：)! 文章编号：%$$" * +,-# （ ($$" ） $# *4;##$ 年第 % 期
云南电力技术
第 &’ 卷!
! ）在各台升压泵出口设置多功能水泵控制阀 （ 自动实 现 开 泵 时 的 缓 开，停 泵 时 的 速 闭 " 缓 闭， 基本上可以实现现行液控缓闭阀的功能，即两阶段 关阀过程，有效地防止水锤事故的产生，但它无任 何电气控制动力或外力油压系统。在阀体设计上还 采用 了 宽 阀 体 流 线 型 设 计，有 效 地 降 低 了 水 流 阻力。 ） #$ %$ !& 滇东电厂 % ）在各台补给水泵和升压泵出口设置液控止 回蝶阀，它靠液压驱动开启，靠重锤势能关闭，启 闭灵活可靠，可替代闸阀（ 蝶阀） 和止回阀两台 阀门。停泵时，出口液控蝶阀同时关闭，其中液控 蝶阀分快、慢二阶段关闭，前 ’( ) *+ 为快关，后 !( ) *+ 为慢关。考虑到水锤的复杂性及计算值与实 际情况可能存在的差异，设计考虑液控蝶阀的两阶 段关闭的时间及关阀行程是可调的。最终两阶段关 阀行程和关阀时间根据补给水系统调试结果确定。 ! ）在升压泵出口母管上设置抗水锤气压罐型 号 ,-./!#(( 型，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。当水泵突然停止运 行，压力供水管道起端处形成负压，甚至水柱分离 时，气压罐向管道补水，可以有效平衡负压，防止 水柱分离，削减水锤强度。此时气压罐中水量减 少，气体膨胀；当水锤波返回时，压力供水管道起 端压力升高，气压罐从管道进水，吸收管道内过高 的压力，气压罐中水量增加，气体被压缩，起了气 垫作用，从而有效抵抗了水锤对管路系统产生的不 利影响。 %( "! 运行调整方面 #$ !$ %& 开远电厂一期工程 % ）首先向两条补给水管道注水。方法：打开 各个自动双向排气补气门的手动门；启动 0! 补给 水升 压 泵 分 别 开 启 % 、 ! 母 管 联 络 门， 开 度 在 %(1 左右即可，同时逐步关小压力波动预止阀前手
泵站水击(水锤)及其防护
水泵及管路中水流速度发生递变而引起的压力递变现象。
一、水击产生的原因
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。由于保护装臵的作
二、停泵水击产生的过程
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。
三、 水击引起管道内压力的增值
1、易发生停泵水锤的情况
单管向高处输水，当供水地形高差20超过ｍ时，就 要注意防止停泵水击事故； 水泵总扬程（或工作压力）大； 输水管道内流速过大； 输水管道过长，且地形变化大；
在自动化泵站中阀门关闭太快。
四、 停泵水击的危害及预防措施
2、停泵水击的危害
压力升值急剧增大，可高达正常工作压力的十 几倍甚至上百倍，具有很大的破坏性。一般事故造成 “跑水”，严重时可造成泵房淹没等。
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
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
管道停泵水锤模拟分析及水锤防护措施建议
管道停泵水锤模拟分析及水锤防护措施建议摘要：本文以长距离输水管线为研究对象，建立水力分析模型，对不同运行工况下停泵水力过渡过程进行分析研究。
主要分析无防护措施停泵水锤水力模型及为消除或减小该现象而采取防护措施后的水锤水力模型。
通过对关阀时间、排气阀，水泵惯量等各种变化工况进行模拟停泵水锤分析，结果表明排气阀可以有效的降低管道负压，关阀时间和水泵惯量对管道正压有调节作用但是对管道负压的调节作用很小。
该模拟分析结果可以缩短泵站和输水管线的设计时间，优化供水工程的投资建设，为泵站和长距离输水管线的安全运行和优化设计提供技术依据。
关键词长距离输水停泵水锤模拟分析防护措施1 引言水锤分析是基于一种水中压力波传导理论的非稳态瞬变流分析技术，对于各种管路系统在水流突变状况下的安全防护具有重要意义。
对于静扬程高、距离长、管道起伏频繁、流速大的长距离输水管线系统而言，在突然停泵、启泵、关阀、开阀等过程中，由于操作不当、防护设施配置不合理或失效等原因引起管路中水流的瞬间急剧变化。
因为管道较长，管线前面的水流速度还是正常的供水流速，而水泵处的水流速度会减小直至为零，因此管线中的水柱会被拉断，产生真空负压；当管道中水柱流速下降，会在自身的重力和负压吸引力的双重作用下产生水柱撞击，形成水锤。
当这种局部压力骤升或突降超过管材、阀门、水泵等设施的承受能力时，就会造成管道爆裂、变形、水泵电机损坏等灾难性事故。
因此，对于长距离输水管线要求必须进行水锤计算分析。
当前，随着水资源短缺和地域分布不均加剧，长距离输水项目建设日益增多，且大多具有距离长、口径大的特点，随着输水距离的增大，沿途地形、地质等也呈日益复杂化趋势。
通过计算机模拟不同工况条件下的的管道压力变化，针对模拟分析结果采取相应的防护措施，确保了供水系统的安全稳定运行。
本文依托某电厂的用水管线，模拟分析了排气阀的设置，水泵的关阀时间，水泵惯量及液压气动罐位置对管线瞬变流动压力波的影响。
关于停泵水锤的分析及防护
关于停泵水锤的分析及防护摘要：介绍了停泵水锤的危害及其防护措施，并且介绍了在具体的技术条件下，通过电算法这种水锤计算来正确进行停泵水锤分析、判断停泵水锤危害，从而采取有效地防护措施来消除其危害。
关键词：停泵水锤防护措施特征线法随着城市化建设的进展，各类泵站也日益增多，而如何保证泵站及管路系统安全运行，免遭水锤破坏，越来越重要。
在压力管流中因流速剧烈变化引起动力转换，从而在管路中产生一系列急骤的压力交替变化的水力撞击现象，称为水锤现象。
水锤是流体的一种非恒定流动，及液体运动中所有空间点处的一切运动要素（流速、加速度、动水压强、切应力和密度等）不仅随空间位置而变，而且随时间而变。
1. 停泵水锤的危害在安装有离心泵的水泵站中，因突然事故断电或其他原因而突然（开阀）停泵时，则在压水管内首先产生压力下降；随后视流速大小及管路系统情况而产生程度不同的压力上升，即停泵水锤。
泵站中发生水锤事故的现象，较为普遍，其中以地形复杂、高差起伏较大的我国西北、西南地区，尤为突出。
根据以前各地区有记录的水锤事故调查可看出：泵站中多数水锤事故的结果是轻则水管破裂，止回阀的上顶盖或壳体被打坏大量漏水，造成暂时供水中断事故；重则酿成泵站被淹没，泵船沉没等严重事故。
个别的，还因泵站水锤事故，造成冲坏铁路路基、损坏设备、伤及操作人员造成人身伤亡等次生灾害。
在农田灌溉泵站中，常因扬程高、流量及功率较大，故其水锤危害及影响毫不亚于给水工程系统，人们还特别将泵站水锤的危害列为泵站三害（即水锤、泥砂、噪声）之一。
2. 停泵水锤防护措施泵系统中停泵水锤这一水力过渡是由降压开始的。
因此，目前已有多种防护措施来解决这类由降压波的发生与传播开始的水锤升压问题，其出发点多数是建立在对停泵水锤危害的早期防治上并大致可归纳为四种类型：2.1 注水（补水）或注空气（缓冲）稳压，从而控制住系统中的水锤压力振荡，防止了真空和断流空腔再弥合水锤过高的升压。
属于这种类型的有（双向）调压塔、单向调压塔或单向调压（水）池、空气罐以及注空气(缓冲)阀等。
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。
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。
一起停泵水锤事故分析及其防止
一起停泵水锤事故分析及其防止摘要：在给水系统中，水锤在小区给水泵房和二次加压泵站常有发生，给整个给水管网带来危害，特别是在高层建筑中，由于管网压力较高，危害更大。
因而水锤的防护是整个给水管网正常运行的关键因素，也越来越被人们所重视。
本文结合某高层建筑给水系统停泵水锤事故，分析高层建筑给水系统中水锤形成的原因及其危害，提出了避免停泵水锤危害应采取的措施。
关键词：停泵水锤；危害；防止1 高层建筑给水系统停泵水锤事故工程实例即将竣工的某通讯中心地下泵房内，随着一声震耳欲聋的啸叫，人们惊奇地发现，生活给水泵停泵时，止回阀的上、下法兰连接处喷出了几股水柱，有的呈线状，有的呈片状。
正在泵房内进行水泵调试的旋工人员报告，止回阀出了故障。
通讯中心为地下3层，地上33层的A类高层建筑，总建筑面积为38km2。
1至4层为捃楼，5至33层为主楼。
该建筑生活给水系统为水泵一次提升至屋顶水箱，水箱出水用减压阀减压的分区供水方案。
地下3层至11层为1区；12层至21层为2医；22层至33层为3区水泵房设在地下3层。
生活给水泵为IS80-50—315型，共设2台水出水管上，按水流方向依次装有KXT一1型可曲挠橡胶接头、HH44X一25机械型微阻缓闭止回阀1个、Z44T-10型闸阀1个。
(详见图1)出水管管材为D150普通钢管。
该系统安装结束后，曾进行了一次试运行，试验压力为1．25MPa，流量为50m3／h，止回阀被破坏更换同型号新阀后，进行第2次试运行，如前所述，再次以止回阀故障而告终。
拆开损坏的止回阀，不仅法兰接口处漏水，而且阀体内的阀板主件呈过度翻转，较正常阀板关阀位置后倾约15。
该阀阀体及盖材料为普通铸铁，阀体用材为钢板。
该阀的公称压力为2．5MPa，密封试验压力为2．8MPa，强度试验压力为3．8MPa，缓闭时间为0～60s可调，在运行调试时，未详细计算阀门缓闭时间，实际阀门关闭时间约为1s。
2 发生停泵水锤的主要原因在各种设计参数均能满足设计要求的前提下，为什么调试时会发生故障呢?我们分析一下水泵运行时的工况。
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。
浅析长距离输水管道停泵水锤的简易算法及防护
ＷＡ Ｎ Ｇ Ｂ ａ ｏ ｑ ｉ ｎ ｇ ， Ｌ Ｉ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｋ ｕ ｎ ， Ｚ Ｏ Ｕ Ｊ ｉ ａ ｎ ｗ ｅ ｉ
【 摘
２ ５ ０ ０ １ ３ ）
要】 南水北调 配套 续建工程 贾庄 至卧虎 山水库 输水工程 采用水锤压 力简 易算 法对工程 设计方案进 行合理
比选 ， 并计算 了泵站停 泵水锤 的最大特征值及特征桩 号， 为管道水锤 防护措施提供依 据 ， 在 实践 中取得 了良好 的效
果， 具 有 一 定 的理 论 与 实 践 意 义 。
【 关键 词】 长距 离供 水管道 ； 停 泵水 锤 ； 简 易算 法；防护措施
中图分类 号 ： Ｔ Ｖ ６ ７ ２＋ ． ２
文献 标 志码 ： Ａ
文 章编 号 ： １ ０ ０ ５ － ４ ７ ７ ４ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ — ０ ０ ３ １ － ０ ９
Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ａ ｎ ｄ ｐｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｌ ｏ ｎ ｇ－ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎｃ ｅ ｗａ ｔ ｅ ｒ
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建筑消防给水系统中停泵水锤的算法及防护措施
建筑消防给水系统中停泵水锤的算法及防护措施Algorithms and prevention measures for stop-pump water hammerin building fire protection water supply system摘要：介绍了建筑消防给水系统中水锤的概念与危害；阐述了目前常用的停泵水锤计算方法，并对各种算法的优缺点和适用条件进行了比较；最后，提出了建筑消防系统中停泵水锤的防护措施。
Abstract：Concept and hazard of water hammer in building fire protection water supply system were introduced.Various algorithms currently used for computing stop-pump water hammer were analyzed, and a comparison of the advantages and disadvantages as well as the applicable conditions was made.Finally,prevention measures for stop-pump water hammer in building fire protection water supply system were put forward.关键词：消防给水停泵水锤防护措施Key words:fire protection water supply,stop-pump water hammer, prevention measures引言水锤是管道瞬变流动中的一种压力波，它的产生是由于管道中某一截面液体流速发生了改变。
这种改变可能是正常的流量调节，也可能是事故而使流量堵截，从而使该处压力产生一个突然的跃升或下跌。
建筑消防给水系统中停泵水锤的算法及防护措施
建筑消防给水系统中停泵水锤的算法及防护措施前言建筑消防给水系统作为一种供应消防水的系统，具有广泛的应用和重要意义。
在建筑消防给水系统中，停泵操作是一种常见的操作，但如果不注意，在停泵过程中会产生水锤现象，给系统带来严重的影响。
因此，本文将介绍建筑消防给水系统中停泵水锤的算法及防护措施。
建筑消防给水系统中的水锤现象水锤是指管道内的液体在运动中受到突然变化的力后产生的瞬间液压波。
当液体受到阻碍，如管道内蒸汽闸门、阀门等的突然关闭、阀门快速开启或关闭、水泵启动或停止时，将会产生瞬间的阻力，液体在瞬间变化的力下形成一种液压波，产生了水锤现象。
水锤现象对含气液体管道来说是一种严重的危险，其压力和震动不仅使管道和配件产生变形和管道接头产生破裂、还会对器具和工作人员产生潜在的危害，对建筑消防给水系统的工作产生极大的影响。
建筑消防给水系统中停泵水锤的产生原因建筑消防给水系统中的水泵作为推动消防水进入建筑内部的主要器材，其启停过程对于系统运行的影响非常大。
在建筑消防给水系统中实施停泵操作时，其主要目的是为了进行巡查、检修和更换机械故障等维修。
然而，停止水泵时也就是关闭水泵，在管道内产生压力瞬间变化的情况，此时就会产生水锤现象，导致系统受损，甚至影响的更大范围。
建筑消防给水系统中停泵水锤的算法由于建筑消防给水系统中停泵操作会引起水锤现象，因此，为了有效地缓解系统被水锤现象压力，一些算法被设计用来解决水锤问题。
以下将引入Dahl算法以及它的增强型来控制建筑消防给水系统中的水锤问题。
Dahl算法Dahl算法是对管道内液体实施流动控制和维持管道稳定的一种算法。
该算法仔细研究了水锤现象的机理，以此设计了一种算法，可以在管道中控制液体的流动，从而防止水锤的产生。
Dahl算法根据下列几个方面对管道液流状态进行监控：1.控制水流速度和流量。
2.调整管道内的压力。
3.调整管道内的废气压力。
4.检查管道内的流速。
5.检查管道内的流动状态。
北方某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：本文采用计算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问题以及停泵水锤的防护措施。
关键词：水锤计算水锤防护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3.36m3/s（两大一小三台水泵并联运行）。
原水输水管道总长度为2731.07m，分别为DN1600钢管（L=640m）和球墨铸铁管（L=2091.07m），起点(吸水井最低水位500.0m)与终点（稳压井堰上水位587.3m）的最大几何高差为87.3m。
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2.76%，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. 水锤计算数学模型和方法根据GB/T-50265-97《泵站设计规范》第9.3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计算。
…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计算方法进行计算。
水锤计算的特征线法的基本原理就是按照弹性水拄理论，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，得到水锤计算最重要的基础方程。
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计算机计算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。
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。
水锤的研究与防护
论文作者签名：２耋堡：
日期：塑堕至！塑，朔
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ｍｏｄｅｌ ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ
ｍｅｒｇｅ ｕｎｄｅｒ ｅｑｕｉｌａｔｅｒａｌ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｈａｍｍｅｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ
ｍｏｄｅｌ，
ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｉｔ．Ｃｏｍｂｉｎｅ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌｉｔｙ ｗａｔｅｒ ｇｉｖｉｎｇ
武汉科技大学 硕士学位论文 水锤的研究与防护 姓名：唐寅 申请学位级别：硕士 专业：市政工程 指导教师：朱雷 20081115
武汉科技大学硕士学位论文
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摘要
由于我国工业的迅速发展、人民生活水平的提高和城镇化进程的加快，城市的需水 量增加很快，就近取水已远远不能满足人民生活和生产的需要。为满足用水需求，跨流域 调水、远距离输水工程越来越多。输水管线往往也受多种因素的影响，将呈现出起伏变化 复杂的显著特点，很容易造成水锤事故。当输水系统发生水锤事故时，在管道的局部位置 会因水锤降压的影响而出现吸气、气体释放、液体汽化乃至水柱分离现象；当水锤升压时， 又可能会造成升压很高的断流弥合水锤，这些现象将使整个系统无法安全运行。因此，对 输水系统水锤进行正确的分析，对其过渡过程进行准确的预测，从而合理地选择防护措施， 是优化工程设计、确保工程安全运行的关键；对于保障生活生产用水及社会经济的发展， 具有非常重要的意义。 本文详细介绍了泵站水力过渡过程计算的基本原理及方法；并结合泵站实际，建立了 同型号水泵并联边界条件下的水锤计算数学模型，然后利用计算机软件进行模拟计算。通 过结合松既取水工程事故停泵水锤的分析，得出了两阶段缓闭阀的最优操作程序。此操作 程序对防护事故停泵时压力升高、机组倒转、管道倒流效果明显；同时也提出在管道负压 超过一定值的地方设置进排气阀，防止管道局部凸起处产生水柱分离。 本文研究表明，对于长管道泵站，事故停泵的水锤防护要根据边界条件进行分析计算， 并结合管线布置，采取相应的防护措施，如结合两阶段关闭阀、单向调压塔、进排气阀等 多种防护措施才能起到对管道水锤的防护效果。文中还针对异径复杂管路的水锤计算问题 进行了阐述，最后提出了目前泵站水锤分析中有待进一步研究的问题。 关键词：长距离输水水锤防护 气液两相流 阀控制模拟分析
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。
浅谈停泵水锤现象及防护措施
浅谈停泵水锤现象及防护措施随着我国城市化进程的加快和人民生活水平的日益提高，大量的泵站工程被修建以满足供水需求，而其中对泵站供水系统安全危害较大的就是水锤事故的发生。
本文在前人研究的基础上，对水锤现象中最为严重的停泵水锤现象进行了分析与研究，以期能够为今后的泵站建设提供一定的理论基础。
标签：停泵水锤；危害；防护措施1 前言一直以来，如何有效地解决水锤的危害是泵站供水系统安全运行的重中之重，近几十年来国内外关于水锤的研究越来越深入，也取得了显著的成果。
本文对水锤的相关概念进行简要介绍，并阐述了停泵水锤的危害及几种防护措施。
2 水锤现象的概述2.1 水锤的基本概念从原理的角度上来看，水锤指的主要是管道中水流的速度发生较大的变化，从而出现压力激烈升降，导致水力冲击的情况。
如今，国内外大多数都将管路系统所发生的各种水锤现象，统称为“泵站管路系统水力过渡过程”，这个名称包括了所有水锤现象[1]。
2.2 水锤的分类从目前泵站方面的信息汇总来看，如今的水锤有多种情况的出现，从不同的角度划分，可分为以下四类：（1）根据水锤相和关阀历时的关系，可分为间接水锤和直接水锤；（2）根据发生原因的外部条件，可分为启动水锤，关阀水锤和停泵水锤；（3）根据水锤的水力特性，可分为刚性水锤和弹性水锤；（4）根据的水锤的波动现象，可分为无水柱的分离水锤和有水柱的分离水锤。
2.3 水锤的危害虽然在当前，水锤出现的时间很短，但是由于其发生时能够产生难以抗拒的巨大冲击力，而这种冲击力能够对设备乃至具体的施工人员造成较大的威胁，因此其危害不容小觑。
水锤会使压力在管道正常工作压强的几倍到几十倍的大范围波动，它会造成管道的剧烈振动和管道接头的断开，过高的压强甚至会造成管道爆裂，供水管网的压力变低。
而压强过低又会导致管道的塌陷，损坏阀门和固定件，从而导致水泵反转，破坏泵房内设备和管道，泵房被水淹没，造成较大的经济损失[2]。
我国西部地区的泵站水锤事故频频发生。
某城镇供水工程停泵水锤的计算与防护
的变量 有 １ ０个 ， 管 路 断 面 和 泵 进 出 口断 面 上 的 即 Ｑ 一、 １ Ｈ １Ｑ Ｈ 、 十 、 ＋ ６个 变量 和 水 泵 的 、 、 Ｑ １Ｈ ｌ 扬 程 Ｈ 流量 、 、 转速 和转 矩 ４个 变 量 ， 因此
（ ４ １）
２ ２ ４ 水 头和 压 力间的 关 系式 ． ．
和流 量 Ｑ 。
（）特性 方 程 ： 水泵 进水 侧 断面 ｉ １可 写 正 １ 对 ～
特征 方程
Ｈ １一 Ｃ１ １＋ Ｃ １ 一 ２ Ｑ １ （） ２
Ｆ—ｅ ＋； ｅｃ （） ｚ ｃ ［＋４ｔ 嚣］ （ ）。 ａａ ＋ ； ｒｎ
Ｃ ＋ａ一 一 ０ Ｃ （ Ｏ １）
便 于进行 数值 计算 的有 限差分 方程 式求其 数值解 ［ 。
２ １ 水 泵为 边界 条件水 力 过渡过 程计算 特征 线法 ． 设 １ ｉ ｉ １为管 道 上 三个 相 邻 的 断面 ， 一 、和 ＋ 断 面 问 的距 离 为 。如 果在 ￡ 时刻 ｉ １ 一 和 ＋ １ 的 处 水头 和 流量 已知 ， 据下 列 正 、 根 负水 锤 特 征 方程 联 立
设 ｉ ＋１ 阀 前后 管道 上 的两 个 断 面 ， 、 和ｉ 是 进 排
Ｈ 一 Ｈ １ ＋ 一 Ｑｐｌ Ｑｐｊ 的阻力 系数 。
ｆ１ 一 ｆ ｉ ＋１
（） ５
气 需要 确定 的参数 值共 ９ ， ： 个 即 断面 ｉ ｉ 和 ＋１处 的
水 头 Ｈ Ｈ 阀节 点 处 的水 头 Ｈ 和 绝 对 压 力 和 ＋；
收 稿 日期 ：０ １１ ６ 修 改 日期 ：０ １１—９ ２ １ —２１ ； ２ １ ２２
给排水专业职称论文水锤效应危害与消除措施Word版本
浅谈“水锤效应”的危害与消除措施【摘要】本文从水锤效应产生的条件及危害入手，介绍了消除水锤效应的措施。
【关键词】水锤效应的危害与消除随着城市基础设施的不断完善，供水管网的覆盖范围也日益扩大，自来水已经成为人们生活、生产中不可或缺的重要组成部分。
近年来，全国各地供水管道因水锤效应被损坏的事故频繁发生，不仅造成水资源的浪费，影响到工厂企业的正常生产，同时还给市民的日常生活带来诸多不便，引起不必要的损失，也直接影响到供水企业的对外形象。
基于此，文章主要认识水锤效应的危害及消除水锤效应。
水锤又称水击。
是指水或其他液体输送过程中，由于阀门突然开关、水泵骤然启停等原因，流速突然变化且压强大幅波动的现象。
说的通俗些：突然停电或阀门关闭太快，由于压力水流的惯性，产生水流冲击波，就象锤子敲打一样，我们称之为水锤。
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，也有较大的破坏力，这两种现象就是流体学当中的“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对系统管网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（供水地形高差超过约25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，且地形变化大等因素。
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分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。
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停泵水锤计算及其防护措施环境保护论文摘要：简要介绍了停泵水锤的计算依据，并采用计算机软件模拟实际工程的停泵水锤工作情况。
根据多项工程的实测和计算机模拟结果，提出了泵房和输水管线设计中应注意的问题以及停泵水锤的防护措施。
关键词：停泵水锤防护措施
停泵水锤是水锤现象中的一种，是指水泵机组因突然断电或其他原因而造成的开阀状态下突然停车时，在水泵及管路系统中，因流速突然变化而引起的一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象。
一般情况下停泵水锤最为严重，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的重大事故。
1、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
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：
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：
2.1假设为有阀管路停泵水锤
①普通止回阀
②缓闭止回阀
③管路发生断流停泵水锤（即弥合水锤）
2.2结论性意见
为了避免停泵水锤的危害，可在如下方面采取措施：
①对于无逆止阀的管路系统
这种停泵水锤的情况并不严重，最大的水锤值为几何扬程的1.40倍左右，须注意的是水泵机组倒转和水大量倒流造成的损失和危害。
一般情况下，无逆止阀管路主要应避免水泵机组的长时间过度倒转，以防水泵轴套松脱和机组共振。
②对于装有普通止回阀的管路系统
这种停泵水锤的情况较为严重，最大的水锤值为几何扬程的1.90倍左右。
输水距离在1.2～5.0 km范围时，管线愈长，停泵水锤值愈大。
管线长度超过5.0 km，长度继续增加对上述参数影响较小。
几何扬程增高，停泵水锤值也愈大。
③对于装有缓闭逆止阀的管路系统
缓闭逆止阀的使用应结合具体情况，快慢两个阶段的关阀历时应根据泵房水泵性能和输水管路的边界条件进行计算机模拟，得出
最佳的理论时间组合，并在试验运行中调整，以期获得最佳关阀历时和快慢两个阶段的关阀历时的分配。
④普通逆止阀管路中有弥合水锤发生
在输水管路布线时应尽量避免纵坡的突然变化，特别要防止出现“驼峰或膝部”，否则可能导致发生弥合水锤，而弥合水锤的最大压力值为几何扬程的3～5 倍，其对泵房和输水管路系统将产生极大的危害。
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，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通过模拟计算，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
a.双向调压塔：在泵站附近或管道的适当位置修建，双向调压塔的水面高度应高于输水管道终点接收水池的水面高度并考虑沿管道的水头损失。
b.单向调压塔：在泵站附近或管道的适当位置修建，单向调压塔的高度低于该处的管道压力。
当管道内压力低于塔内水位时，调
压塔向管道补水，防止水柱拉断，避免弥合水锤。
c.气压罐：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。
d.水锤消除器：它安装于止回阀附近，管道中的水锤压力通过开启的水锤消除器泄掉。
e.缓闭止回阀：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。
参考文献：
[1]r.w.augus.waterhammer pressure in compound and branched pipes[a].proceedings of asme[c].jan，1978.340-401.
[2]于必录，杨晓江，等.泵系统过渡过程分析与计算.北京：水利电力出版社，1993.
[3]金锥，姜乃昌，汪兴华，等.停泵水锤及其防护.第2 版.北京：建筑工业出版社，2004.。