管路的水击及其预防
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给水管道水击现象产生的主要原因及如何消除
在日常生活中，往往从给水管道内发出声响或振动，该现象称为水击现象。
水击具有瞬时性、移动性（即无固定位置）。
发生水击现象的主要原因是管道内积存有空气，且排除不利时，在水流动时发生水与空气撞击而出现声响或振动。
水在输送时会携带部分空气，管道的检修泄水，更换管件阀门，接头不严密等均会造成大量空气进入管道而引起水击，管内水流速过大也会产生水击现象。
水击严重时产生较大的高频噪声，造成对环境的污染，严重撞击会造成管路上薄弱处破裂损坏，空气的长期滞留会腐蚀管道内壁，影响使用寿命。
消除水击的方法：
（1）合理选择管径，使管内水流速控制在允许范围内。
（2）管道高点处宜设置排气阀，管道检修或更换管件阀门后。
通水时打开排气阀进行排气，少量空气积存可采用打开卫生洁具的水龙头放水，这样也可携带出部分空气。
（3）经常保持系统管道的严密性。
浅析汽化冷却管道水击原因及预防措施
浅析汽化冷却管道水击原因及预防措施摘要：蒸汽管道水击轻微时，只表现噪音与振动，严重时会导致管道振动，摇晃，似乎“锤子”（水）在捶打管道，会造成管道振动，摇晃，支架脱落，管道断裂。
管道内压强变化甚至超过管道内原有压强的几十倍或者几百倍，以致超过了管壁材料的许用应力，造成垫片失效，阀门损坏，管道管件变形损坏。
本文具体讲述锅炉汽化冷却管道发生的6起汽化冷却管道水击事件，现场处理方法，并分析水击原因，并针对解决办法，提出措施避免或处理水击的危害。
关键词：汽化冷却管道、水击，处理措施，预防方法The causes of water strike in vaporization cooling pipe in boiler system and preventive measures are analyzedXingDeChaoAbstract: Steam pipe water strike slight, only noise and vibration, serious will lead to pipe vibration, shaking, it seems that the "hammer" (water) in the beat pipe, will cause pipe vibration, shaking, bracket fall off, pipe fracture. The pressure change in the pipeline even exceeds the original pressure in the pipeline dozens or hundredsof times, so that it exceeds the allowable stress of the pipe wall material, resulting in gasket failure, valve damage, deformation and damage of pipe fittings. In this paper, 6 cases of water strike accidents occurred in boiler steam cooling pipes are described in detail, and the on-site treatment methods, and the causes of waterstrike are analyzed, and measures are proposed to avoid or treat the harm of water strike according to the solutions.Key words: vaporization cooling pipe, water strike, treatment measures, prevention methods1概述1、汽化冷却管线及设备的水击现象在1780烘炉开始，热轧汽化冷却管线及相关设备在加热炉点火初期或者运行过程中的水击现象发生过5起。
管道运输水击问题研究及预防
管道运输水击问题研究及预防摘要管道运输是一种应用广泛的运输方式，水击破坏的发生严重影响了管道安全、经济的运输。
本文对管道水击现象的产生原因及水击的相关因素进行详细分析。
通过分析实际应用中的水击压力波的传播速度和阀门关闭的临界时间，从设计、施工和运行管理3个方面提出有效的预防措施，降低水击破坏的影响程度，提高管道运输的可靠性。
关键词管道；水击；水击压力；临界时间；预防The Problems of Water Hammer in Pipeline Transport and ItsPreventionFAN Haifeng，BAI Lu，LOU Kai，LIANG Shaoting，WEI RongluZhejiang Ocean University，Zhoushan 316000，Zhejiang Province，ChinaAbstract Pipeline transport is a widely used mode of transportation，the damage of water hammer occurred serious impact on the pipeline security，economic transportation. In this paper，the causes of water hammer in pipeline transport and the related factors of Water hammer on detailed analysis. Through analyzing propagation speed of water hammer pressure wave and shut off the valve of critical time of the actual application，from design，construction，operation and management three aspects put forward effective measures to reduce the influence degree of water hammer，enhancing the reliability of pipeline transportation.Keywords pipeline; water hammer; water hammer pressure; critical time; prevention管道运输是用管道作为运输工具的一种长距离输送液体和气体物资的输方式，管道运输不仅运输量大、连续、迅速、经济、平稳以及投资少、占地少、费用低、损耗小，并可实现自动控制。
城市供水压力管道水击的危害及防治措施
区域治理前沿理论与策略城市供水压力管道水击的危害及防治措施刘刚榆中县引洮工程建设管理局，甘肃 兰州 730100摘要：城市供水管道对于城市发展具有十分重要的作用，一方面管道的建设可满足日益增长的用水需求，管道输水方式已在工业用水和生活用水中广泛应用，作为城市供水中输配水作用的供水管道，也是连接水厂和用户的纽带。
另一方面城市供水管道大部分都是有各种分支、直径变化大、流程流量变化大、布设复杂的串联、并联、环状类管道管网。
尤其在外压力作用下很容易改变管道内部的流量和流速大小，当管道压强出现急剧升高或下降时就会产生水击，使管道壁出现振动，从而出现破碎、漏水等问题。
鉴于此，本文将对城市供水压力管道水击的产生、以及由此带来的危害进行分析，然后探讨如何预防水击带来的不利影响。
关键词：城市供水压力管道；水击；危害；防治措施一、城市供水压力管道水击的产生当城市供水压力管道内的水流量突然改变，比如水泵突然停机、启动阀门突然调节流量使流量变大时，管道内水流速度也将发生改变，水流动量也会发生巨大的变化[1]。
根据动量定理，就会产生引起水流动量变化的外作用力，这种作用力由压力管道作用在水流上，导致压力管道内的压强出现突然升高或突然快速下降的现象，整个管道内的水流以波的形式来往传播，出现管道内压强突然升高或突然降低的变化，因为管道内瞬时压强的变化使管壁也出现了一定程度的锤击振动，这种现象便叫做水击。
二、水击的分类和危害1水击的分类水击可以分为正水击和负水击两种，正水击指的是压力管道上的阀门在迅速关闭时没导致管道内压强瞬时间突然快速升高，之后又出现压强交替性上升或下降，以波的形式在管道内来往传播，这种现象叫做正水击。
正水击会导致管道内压强的增值超过正常压强的好多倍，严重时会使管道及其设备发生破裂。
负水击指的是在压力管道上阀门突然快速打开时，会导致管道内压强突然快速降低，这种以压强突然降低为特点的水击叫做负水击。
负水击的出现会使管道内在瞬时出现大量的真空，会给管道造成一定伤害，一般负水击是很难避免的，相对来说要比正水击给管道带来的损害程度要低很多。
管路的水击及其预防
管道技术与设备
2002 年
管路的水击及其预防
王建设 洛阳石化总厂化纤厂 河南省洛阳市 471012
摘要 在蒸汽管线和大口径管线上, 经常会发生水击, 对管道及相连设备的安全产生危害, 严 重时甚至会造成管道、阀门等设备的破裂损坏, 影响装置的安全运行及平稳生产。本文分析了水击 现象产生的原因, 并针对水击压力的变化规律, 提出了减轻水击危害的对策。 关键词: 管道 水击 预防 中图分类号: U173
开启, 造成的压力波在管内的传播。其传播速度用 c 表示。取流体的纵弹性系数为 K ( kgf/ m2) , 管材纵弹 性系数为 E ( kg f/ m2) , 流体比重 ( kgf / m3) , 管内径为 D ( m) , 管壁厚为 e( m) , 重力加速度为 g ( m/ s2 ) , 则有 公式( 1) :
c=
Kg/
1+ ( K / E) (D / e) c1
这里 c1 是随管道的固定状况不同而变化的系数。 取泊松比为 , 则:
( 1) 管 子 上 游 固 定, 无 轴 向 位 移 限 制 时, c1 =
1- / 2; ( 2) 整个管子有轴向位移限制时, c1= 1- 2;
( 3) 管子有轴向位移限制, 但中间有伸缩接头时,
参 考文献
1 袁恩熙. 工程流 体力学. 北 京: 石 油工业出 版社, 1986: 163
~ 169. 2 田 中 山. 配 管 的 设 计 和 施 工. 日 本 东 京: 共 立 出 版 社,
1980: 739~
( 收稿日期: 2002 年 1 月 17 日)
好消息
本刊在 2002 年参加以下展览会, 展会期间免费赠阅期刊, 欢迎您光临展台, 并提出宝贵意见。
讲稿--管线水击和窜气问题
30.净化厂管线水击经常发生的部位在哪些地方，防止水击发生的措施有哪些？答：净化厂管线水击主要发生在蒸汽系统，其次是工艺管线尤其是放空管线中。
水击是由于气液混流，即气体管线中积存有液体，或液体管线中存有气体而产生强大冲击力，使管线剧烈振动，甚至带动相联结的设备跳动，危险性很大。
（1）蒸汽管线水击防止措施：①在管线低位点设疏水器，并随时检查疏水器工作状况，以便及时排除凝结水。
如果采用分水器，则分水器应有可靠的液位控制装置。
②蒸汽系统开工时，应首先排尽管路及用汽设备中的积存水，其次要缓慢进汽“暖管”，并不断排出凝结水，待管路各点温度接近蒸汽温度后才能正式输人蒸汽。
③防止蒸汽锅炉和其他蒸汽发生设备因高液位使水进人蒸汽管网系统。
（2）放空管线水击防止措施：①在低点设人工排水或水封排水设施，防止溶液随放空气体带人放空管线。
在放空火炬下设分离器，以便排放回收放空管线中的凝结水和溶液。
②加固放空管线，放空时先小量放空，确认无水击后再加大放空量。
（3）工艺管线水击防止措施：在工艺管线低点设排液阀，高点设排气阀，使气管线能排尽液体，液体管线能排尽气体。
要尽量避免猛开猛关的操作方法。
凡发生过较大水击的管线，均应详细对焊缝、支架、基础等进行认真检查，如有异常应立即整改。
31.窜气的原因有哪些，后果如何，怎样采取措施防止窜气？答：压力较高的系统与压力较低的系统相连时，如果压力失控或高压设备的液位失控，分别通向高、低压系统的阀门误操作，高、低压系统同时向同一管路放空时，都可能使气体从高压系统窜入低压系统，造成低压系统超压而破坏。
生产中曾发生吸收塔无液位时天然气窜入闪蒸罐而导致闪蒸罐爆破的事故，高压天然气窜人硫磺回收装置酸气水封罐使其爆破引起火灾的事故。
防止窜气的措施：①较高压力设备至较低压力设备间的液位调节系统及显示、控制、报警、联锁系统必须灵活、准确、可靠。
②高压气体进入低压系统，应设置可靠的压力调节装置及低压系统超压泄放、报警及联锁装置。
管线中水击现象的成因及设计预防措施概要
管线中水击现象的成因及设计预防措施随着科学技术的发展，特别是计算机技术的广泛运用，配管设计已逐渐发展成为独立的工程设计专业。
在石油化工企业的新建、扩建、改建工程中，管道的设计与安装，已经成为整个工艺设计工作的重要组成部分。
在配管设计中，通过管道应力的分析计算，可以检查管道在设计条件下是否具有足够的柔性，保证管道的安全运行。
但是，从配管模拟设计过程以及装置现场反馈信息中发现，石油化工装置运行中，尤其在装置的试车阶段，管线的振动问题仍有发生。
致使管线振动的原因很多，水击是其中比较常见的原因之一。
因此，防止管道水击现象的发生是配管设计中不可忽视的重要因素。
本文就水击现象的成因、设计预防措施进行初步的探讨，供配管设计人员参考。
1 水击现象的成因及危害1．1 水击现象的基本概念水击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的流速发生改变，这种改变可能是正常的流量调节，或因事故而使管道堵塞，从而使该处压力产生突然的跃升或下降，并以波的形式，以波速a向整个系统传播，这种现象称为水击。
根据水击发生的程度可以简单地分为一般性水击和破坏性水击。
1．2 水击现象的成因在实际生产中，能够引起管道系统流速变化而导致水击的因素很多，如：（1）阀门的正常开、关或调节，事故的开、关和损坏堵塞；（2）泵的启动和停运；（3）蒸汽管道在暖管过程中出现凝结水。
从理论上讲，石油化工装置在设备切换——阀门关闭时，当阀门的开度逐渐减小时，管道中流体介质的流速也逐渐减小，由于介质的惯性作用，在阀门的上游部分产生压力升高，而在其下游部分产生压力降低；反之，当阀门的开度逐渐增大时，管道中流体介质的流速逐渐增大，在阀门的上游部分产生压力降低，而在其下游部分产生压力升高，产生介质的不稳定流动——“水击”。
同样，由于操作压力和温度的波动等原因造成介质体积的膨胀和收缩，也会导致水击现象的发生。
当此压力、温度波动超过一定范围，或在事故状态、装置开停车状态需要快速关启阀门时，管内的液相介质部分汽化或气相介质部分液化，管内产生局部气、液两相流，从而有可能发生严重的不稳定状态，导致“破坏性水击”。
水击现象及其预防【通用】.pptx
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如果泵站装备调速输油泵机组，在调节阀节流与关闭一 台泵两种动作之间，尚可增加调速泵机组降速运转动作。 上述上、下游泵站调节阀的节流幅度，根据水击分析结果 确定。当各泵站采取的动作已达到水击分析结果所定压力 与流量要求时，即不再继续执行下一步保护动作。
3. 泄放保护 泄放保护是在管道的一定地点安装专用的泄放阀，当
水击保护方法有管道增强保护、超前保护与泄放保护三 种。
1．管道增强保护 当管道各处的设计强度能承受无任何保护措施条件下水 击所产生的最高压力时，则不必为管道采取保护措施。小 口径管道的强度往往具有相当裕量，能够承受水击的最高 压力。
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2．超前保护
超前保护是在产生水击时，由管道控制中心迅速向上、
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水击保护方法 水击保护的目的是由事先的预防措施使水击的压力波动 不超过管子与设备的设计强度，不发生管道内出现负压与 液体断流情况。保护方法按照管道的条件选择，采用的设 施根据水击分析的数据确定。
出现水击高压波时，通过阀门从管道中泄放出一定数量的 液体，而削弱高压波，防止水击造成危害。
泄放阀设置在可能产生高压波的地点，即首站和中 间泵站的出站端、中间泵站和末站的入口端。
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下游泵站发出指令，上、下游泵站立即采取相应保护动 作，产生一个与传来得水击压力波相反的扰动，两波相 遇后，抵消部分水击压力波，以避免对管道造成危害。 超前保护是建立在管道高度自动化基础之上的一项自动 保护措施。
管道的水击现象及其防护
管道的水击现象及其防护水击现象是指由于管道中液体的突然阻塞或急剧减速引起的压力冲击现象。
水击现象不仅会对管道系统造成严重损坏，还可能对设备和人员安全造成威胁。
因此，了解水击现象的成因以及采取适当的防护措施是非常重要的。
一、水击现象的成因水击现象的成因主要有以下几个方面：1. 管道突然关闭或开启：当管道中的液体在流动中突然关闭或开启时，液体的动能会突然减小或增大，导致液体产生压力冲击，产生水击现象。
2. 泵站操作不当：在泵站操作中，若启动或停止泵的方式不合理，会导致液体流量突然改变，引发水击现象。
3. 变频控制系统故障：变频控制系统主要用于调节管道流量。
若系统出现故障，可能导致流量突变，引发水击现象。
二、水击现象的危害水击现象对管道系统以及相关设备和人员安全造成的危害是非常严重的。
下面是水击现象可能引发的一些危害情况：1. 管道破裂：由于水击现象产生的高压冲击力可能使管道发生破裂，导致液体泄漏，造成生产中断和环境污染。
2. 设备损坏：水击现象会对泵站及与之相连的设备产生不良影响，可能导致设备损坏、故障或提前寿命。
3. 人员伤亡：在水击现象发生的环境下，对人员安全构成威胁。
例如，当管道破裂时，喷出的高压液体可能对工作人员造成伤害甚至生命危险。
三、水击现象的防护措施为了避免或减少水击现象的发生，可以采取以下一些常见的防护措施：1. 安装减压阀或消声器：减压阀或消声器可以有效地减少管道中的冲击压力，降低水击现象的发生概率。
2. 慢启动系统：在启动泵站时，可以采用慢启动系统，使液体流量逐渐增加，避免突然的流量改变，减少水击风险。
3. 控制管道中的气体含量：管道中存在过多气体会增加水击现象的发生概率。
因此，保持管道中的气体含量在合理范围内，可以有效地预防水击现象。
4. 加装吸水阀：吸水阀可以防止液体回流，避免液体突然停止流动引发的水击现象。
5. 定期检查和维护管道系统：定期检查和维护管道系统，包括泵站、阀门、管道等，可以及时发现潜在问题并采取相应的修复措施，预防水击现象的发生。
浅析管道水击及防范措施
浅析管道水击及防范措施摘要：管道在运行时,由于突然停电或停泵,使管道中的流速和动量发生急剧变化,而发生水击或水锤现象, 水击可导致管道系统的强烈震动，对管道系统造成影响或破坏，甚至危及设备和人身的安全。
因此，火力发电厂汽水管道如果管道发生水击，会直接影响了汽水系统的安全运行，对电厂的安全生产构成严重威胁。
热力管道系统是火力发电厂的生命线，如何保证汽水管道的安全稳定运行，对水击现象进行了分析和探讨,提出了预防管道系统水击的方法和措施,防止水击现象发生，对电厂的安全生产和经济运行有着重要意义。
一、常见汽水管道水击现象1、蒸汽管道水击现象及其特征在热力发电厂中水击现象最容易在蒸汽管道中发生，主要集中在主再热蒸汽管道、抽汽管道、汽封管道、高低加疏水管道等，而蒸汽管道产生水击通常是以下几种状态比较普遍：（1）蒸汽管道由冷态备用状态投入运行，因进汽阀门开启过快或过大致使管道暖管不足；或是管道疏水未开启、不畅或疏水管堵塞时，管道比较容易发生水击。
（2）汽轮机或锅炉负荷增加速度过快，或是锅炉汽包发生满水、汽水共腾等事故，使蒸汽带水进入管道。
（3）运行的蒸汽管道停运后相应疏水没有及时开启或开度不足，在相关联的进汽阀门未关闭严密情况下，漏入停运管道内的蒸汽逐渐冷却为水并积聚在管道中，在一定时间后，管道将发生水击。
蒸汽管道在以上状态下发生水击现象时，主要表现的特征是：（1）管道系统会发生振动，管道、支（吊）架及管道穿墙处均有振动，水击越强烈振动也越强烈。
（2）是管道内发出刺耳的声响，但不同情况下的水击时发出的声响各有特点，如投运时暖管或疏水不足的管道多阶段性地发出“咚咚”的声响；而蒸汽带水进入管道则多发出类似空袭警报声的连续啸叫声；停运后的蒸汽管道如前述发生水击时多阶段性的发出如金属敲击般的尖锐声响。
（3）管道系统在蒸汽带水进入管道时，如管道系统有法兰连接情况下，在管道的法兰结合处容易发生冒汽现象，水击严重时，法兰垫被冲坏致使大量漏汽。
水锤(水击)的产生、危害与防护措施
水锤（水击）的产生、危害与防护措施水锤又称水击。
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。
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。
供水管道壁光滑，后续水流在惯性的“帮凶”下，水力迅速达到最大，所以容易造成破坏作用（如破坏阀门和水泵等），这就是水力学中的“水锤效应”，也叫正水锤；相反，阀门或水泵突然开启，也会产生水锤效应，叫负水锤。
这种大幅波动的压力冲击波，极易导致管道因局部超压而破裂、损坏设备等。
所以水锤效应防护是供水管道工程设计施工中必须要考虑的关键因素。
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。
7、不规范的施工是给水管道工程存在的隐患7.1如三通、弯头、异径管等节点的水泥止推墩制作不符合要求。
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。
消除或减轻水锤的防护措施对于水锤的防护措施很多，但需根据水锤可能产生的原因，采取不同的措施。
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。
输水管线布置时应考虑尽量避免出现驼峰或坡度剧变减少输水管道长度，管线愈长，停泵水锤值愈大。
由一个泵站变两个泵站，用吸水井把两个泵站衔接起来。
停泵水锤的大小主要与泵房的几何扬程有关，几何扬程愈高，停泵水锤值也愈大。
水击
1 水击及其危害水击是压力管道中一种重要的非恒定流。
当压力管道中的流速因外界原因而发生急剧变化时，引起液体内部压强迅速交替升降的现象，这种交替升降的压强作用在管壁、阀门或其他管路元件上好像锤击一样，称为水击。
水击引发的压强的升高或降低，有时会达到很大的数值，处理不当将导致管道系统发生强烈的震动，引起管道严重变形甚至爆裂。
因此，在压力管道引水系统的设计中，必须进行水击压力计算，并研究防止和削弱水击作用的措施。
2 水击压力防护措施为确保管道安全运行，除在设计中慎重考虑外，更应加强管理，制定和遵守严格操作规程。
水击压力计算公式表明：影响水击压力的主要因素有阀门起闭时间、管道长度和管内流速，因此，可针对以上因素在管道工程设计和运行管理中采取以下措施来避免和减小水击危害。
（1）操作运行中应缓慢启闭闸门以延长闸门启闭时间，从而避免产生直接水击并可降低间接水击压力。
（2）由于水击压力与管内流速成正比，因此在设计中应控制管内流速不超过最大流速限制范围。
但有时管道中的流量是一定的，管径一般由动能经济计算确定，减小流速意味着加大管径。
用减小流速的办法降低水击压强，往往是不经济的，一般并不采用。
但在一定的条件下，例如适当的加大管径可以免设调压井时，采用这一措施可能是合理的。
（3）由于水击压力与管道长度成正比，因此在设计中可隔一定距离设置具有自由水面的调压井或安装安全阀和进排气阀，以缩短管道计算长度并消减水击压力。
减压阀适用于引水管道较长和不担任调频任务的中小型水电站是比较经济的。
但由于减压阀在电站机组增加负荷时不起作用，不能改善电站运行的稳定性，电站在变动小负荷（机组额定出力15％以下）时减压阀不动作，因而恶化了机组的速动性，这种一般采用调压井减小水击压强。
水击压头H=a•△V/g= a•(V0－V)/g其中：V0－水击前的流速，米/秒V－水击后的流速，米/秒g－重力加速度，米/秒2a－水击波传播速度，米/秒，与管径、壁厚、管道材质、管道弹性模量、介质密度、介质的体积弹性系数、管道的固定情况有关可见，对输送某种介质的某条管道，水击压头的大小与水击时管道流速的变化量成正比（注意流速应有方向性，假设某方向为正，即反方向应为负）第四节输油管道中的水击一、水击产生的原因及其危害水击现象，是指在压力管路中，由于某种原因而引起流速变化时，引起的管内压力的突然变化。
管道的水击现象及其防护
管道的水击现象及其防护摘要：水击是指压力瞬变过程，是管路中不稳定流所引起的一种特殊重要现象。
本文介绍了水击现象的定义、理论、形式和形成原因。
概述了水击现象的危害并论述了管道水击的防护措施。
关键词：管道水击现象危害防护措施1 水击现象在日常生活中,我们碰到的水流不稳定现象很多。
当我们快速关闭水龙头或关闭闸阀和水轮机导水叶时,在关闭过程中,随着阀门开度的减少,管道中的流速也逐渐减小,由于水流的动量快速变化,在闸阀的上游部分将产生压力升高;而在下游部分(如在尾水管中)产生压力降低。
当开启阀门或水轮机导水叶时,管道中的流速逐渐增大,在导叶上游部分产生压力降低,而在其下游部分(如在尾水管中)产生压力升高。
特别是在水电站或水泵站的有压引水系统中,通常用导叶或阀门调节流量,以达到适应水电站出力变化或水泵站供水量变化的生产要求。
这种调节往往是快速的,因此必然引起有压引水管道中的流速发生急剧变化,伴随着将产生管道中液体内部压强迅速交替升降的水力现象。
这种交替升降的压强作用在管道、阀门或其他管道元器件上好像锤击一样,故称这种有压非恒定流为水击现象,简称水击。
交替升降的压强称为水击压强[1]。
1.1水击现象的定义水击是指压力瞬变过程，是管路中不稳定流所引起的一种特殊重要现象。
当由于某种原因引起管路中流速突然变化时，例如开关阀门过快、突然断电停泵，都会引起管内压力突然变化，造成水击。
当急剧变化的压力波波前通过管路时，产生一种声音，犹如用锤子敲击管路时发出的噪音，故水击亦称水锤[2]。
1.2水击理论1.2.1弹性水击理论考虑液体的压缩性和管材的弹性,在管道各个截面上液体的流速是位置与时间的函数,V=f(x,t)。
弹性水击理论适用于长距离和液体流速较大的管道,实践证明,这个理论与实际情况相符。
1.2.2刚性水击理论忽略液体的压缩性与管材的弹性,把管道内的液体视为一条整体的“刚性水柱”,在管道各个截面上的液体流速只是时间的函数,而与位置无关,V一f(t)。
如何预防压力管道水击的发生
压力管道作业人员实践操作试题 单位： 姓名： 身份证号：
如何预防压力管道水击的发生
序号
操作项目
分值
评分
得分
一
水击的产生：由于阀门的突然开启或关闭，
水泵的突然开，停引起管道内液体速度的
突然改变，使管道内的压力迅速上升或下降，伴有液体撞击的声音，
２０
分析产生的原因和什么情况下出现水击
二
水击的危害：使管道发出大的声音，大的振动．严重时使管道突然发生爆破
２０
分析对管道造成的危害得分
三 消除水击的方法：
６０ 按操作得分
1）缓慢关闭阀门 2）管道的预热
3）缩短管子长度L ，L 越小，压强升高值越小 4）在管子靠近夜击源附近设安全阀、蓄能器等装置，以释放或吸收液击的能量 5)使用具有防液击功能的阀门 6)管道上安装排空气阀
成绩
主考： 监考： 考核时间：。
水击现象原因分析及防范措施探讨
1491 概述水击又名水锤，它常发生在水或蒸汽等有压管道系统中，由于某一管路元件工作状态的改变，使液体流速发生急剧变化，同时引起管内液体压强大幅度波动的现象。
它是有压管道非恒定流问题中的一种。
管道中任一段面的流速、压强、液体的密度及管道直径，不仅与空间位置而且与时间有关。
它可能导致管道系统强烈震动、噪声和空蚀，甚至使管道严重变形或爆裂。
2 水击产生的成因及危害2.1 水击现象的成因在压力管道中，由于液体流速的急剧改变，从而造成瞬时压力显著、反复、迅速变化的现象，称为水击，也称水锤。
产生的原因：当压力管道的阀门突然关闭或开启时，当水泵突然停止或启动时，因瞬时流速发生急剧变化，引起液体动量迅速改变，而使压力显著变化。
管道上止回阀失灵，也会发生水击现象。
在蒸汽管道中，若暖管不充分，疏水不彻底，导致送出的蒸汽部分凝结成水，体积突然缩小，造成局部真空，周围介质将高速向此处冲击，也会发出巨大的音响和振动。
2.2 水击的危害水击现象的发生会引起整个管系发生振动，使管道严重损坏；管道法兰连接处泄漏；管道推力和力矩过大，使与其连接的设备承受过大的应力或使其产生变形，影响设备的正常运行。
3 装置凝结水回水运行情况3.1 运行现状净化装置区的蒸汽消耗主要为生产蒸汽和伴热蒸汽，其中生产蒸汽用于提供溶液再生的热量和再生塔补充蒸汽；伴热蒸汽用于设备管线、仪表的伴热。
蒸汽经用热设备产生的凝结水先汇集于凝结水总管，后流入凝结水回水系统（如图1所示）。
装置夏季运行时生产蒸汽凝结水回锅炉房，冬季运行时生产蒸汽凝结水和伴热蒸汽凝结水一起回锅炉房。
图1 装置蒸汽、凝结水流程示意图3.2 水击产生的原因分析凝结水管道中存部分蒸汽是水击发生的主要原因，在凝结水回水管线中，其介质主要是蒸汽和水的混合物，由于汽水的存在, 就形成了汽和水的两相流动, 两相流的主要特征，是在蒸汽和水之间存在界面, 界面在不同的情况下具有不同的形状，由于重力作用, 凝结水总是在管道底部流动或者向管道低点移动。
管道的水击现象及其防护
管道的水击现象及其防护公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]管道的水击现象及其防护摘要：水击是指压力瞬变过程，是管路中不稳定流所引起的一种特殊重要现象。
本文介绍了水击现象的定义、理论、形式和形成原因。
概述了水击现象的危害并论述了管道水击的防护措施。
关键词：管道水击现象危害防护措施1 水击现象在日常生活中,我们碰到的水流不稳定现象很多。
当我们快速关闭水龙头或关闭闸阀和水轮机导水叶时,在关闭过程中,随着阀门开度的减少,管道中的流速也逐渐减小,由于水流的动量快速变化,在闸阀的上游部分将产生压力升高;而在下游部分(如在尾水管中)产生压力降低。
当开启阀门或水轮机导水叶时,管道中的流速逐渐增大,在导叶上游部分产生压力降低,而在其下游部分(如在尾水管中)产生压力升高。
特别是在水电站或水泵站的有压引水系统中,通常用导叶或阀门调节流量,以达到适应水电站出力变化或水泵站供水量变化的生产要求。
这种调节往往是快速的,因此必然引起有压引水管道中的流速发生急剧变化,伴随着将产生管道中液体内部压强迅速交替升降的水力现象。
这种交替升降的压强作用在管道、阀门或其他管道元器件上好像锤击一样,故称这种有压非恒定流为水击现象,简称水击。
交替升降的压强称为水击压强[1]。
水击现象的定义水击是指压力瞬变过程，是管路中不稳定流所引起的一种特殊重要现象。
当由于某种原因引起管路中流速突然变化时，例如开关阀门过快、突然断电停泵，都会引起管内压力突然变化，造成水击。
当急剧变化的压力波波前通过管路时，产生一种声音，犹如用锤子敲击管路时发出的噪音，故水击亦称水锤[2]。
水击理论弹性水击理论考虑液体的压缩性和管材的弹性,在管道各个截面上液体的流速是位置与时间的函数,V=f(x,t)。
弹性水击理论适用于长距离和液体流速较大的管道,实践证明,这个理论与实际情况相符。
刚性水击理论忽略液体的压缩性与管材的弹性,把管道内的液体视为一条整体的“刚性水柱”,在管道各个截面上的液体流速只是时间的函数,而与位置无关,V一f(t)。
水击压力的计算和防护
水击压力的计算和防护1、水击及其危害水击是压力管道中一种重要的非恒定流。
当压力管道中的流速因外界原因而发生急剧变化时，引起液体内部压强迅速交替升降的现象，这种交替升降的压强作用在管壁、阀门或其他管路元件上好像锤击一样，称为水击。
水击引发的压强的升高或降低，有时会达到很大的数值，处理不当将导致管道系统发生强烈的震动，引起管道严重变形甚至爆裂。
因此，在压力管道引水系统的设计中，必须进行水击压力计算，并研究防止和削弱水击作用的措施。
2、管道水击计算管道水击计算时，管道的计算长度就是从阀门开始到上游离它最近的安全阀（调压井）之间的距离，阀门的关闭时间按按照操作规程确定。
水击类型判别由计算管段长度和水击波速可计算出水击波在管路中往返一次所需的时间，即水击相时；然后根据阀门关闭历时与水击相时确定水击类型，即直接水击或间接水击。
当阀门关闭历时等于或小于一个水击相时，瞬时关闭阀门所产生的水击为直接水击，否则为间接水击。
将管道中正常计算的压力水头加上水击产生的压力水头，就是管道中压力水头的值，是用来控制管道级别的重要数据。
3、水击压力防护措施为确保管道安全运行，除在设计中慎重考虑外，更应加强管理，制定和遵守严格操作规程。
水击压力计算公式表明：影响水击压力的主要因素有阀门起闭时间、管道长度和管内流速，因此，可针对以上因素在管道工程设计和运行管理中采取以下措施来避免和减小水击危害。
（1）操作运行中应缓慢启闭闸门以延长闸门启闭时间，从而避免产生直接水击并可降低间接水击压力。
（2）由于水击压力与管内流速成正比，因此在设计中应控制管内流速不超过流速限制范围。
但有时管道中的流量是一定的，管径一般由动能经济计算确定，减小流速意味着加大管径。
用减小流速的办法降低水击压强，往往是不经济的，一般并不采用。
但在一定的条件下，例如适当的加大管径可以免设调压井时，采用这一措施可能是合理的。
（3）由于水击压力与管道长度成正比，因此在设计中可隔一定距离设置具有自由水面的调压井或安装安全阀和进排气阀，以缩短管道计算长度并消减水击压力。
管路的水击及其预防
向管入 口方 向继 续 流 动 ， 刻 阀 门 已完 全关 闭， 此 后 面 没有 液体 补充 ， 液体 被拉 伸膨 胀 产 生 负 的 水击 压 力
△ ， ｐ 同样第 二层 也依次 膨胀 形成减 压 波仍 以速 度 ｃ向 管入 口方 向传递 。如图 ２ 所示 。 一ｃ 当阀 门关 闭后 ￡ ＝３ ／ Ｌ ｃ时刻 ， 压波 传 到 管 入 减
口处 。 全管 内液体 处于低 压 的静止状 态 ， 管于处 于收 缩
状态。此 时管 内压 力 低 于 管入 口处 失 掉平 衡 处 于 又
不稳 定状 态 ， 在压 力差 作 用 下 又 以逮 度 ｃ向 阀 门处 传
播。 如 图 ２ 一ｄ所 示 。
圈 Ｌ 水 击 产 生 机 理
如 图 １所示 ， 阀 门 在开 启一 定 大 小 的 正 常 情况 当 下 ， 中流速 为 ， 口压力 为 Ｐ ， 阀 门骤 然 关 闭 管 进 ０当
液体 将 在压差 Ａ ｐ作用 下， 始 以速 度 口 开 返 冲 向入 口
击现 象是 由于介质 流动 状 态 忽 然改 变 ， 内流 体 动 量 管
发 生变化而 产 生的 压 力瞬 变 过 程 ， 是管 内不 稳 定 流 动
所 引起 的一种 特殊振 荡 现象。 急剧 升降 的压 力渡通 过 管 路传递 时产 生一 种犹 如用锤 子 敲击管路 时 发 出的 噪 维普资讯 第源自２期 · 计与研 究 · 设
５
击 的强度 。
３ １ 水击 压 力波的传 播 速 度 ．
在阀 门全部 关 闭时还 未 达 到 阀 门处 ， 对 在 阀 门处 产 这 生最大 的水 击压 力， 称为 直 接 水击 压 力。 水 击 压 力可 按（ ） ２ 式进 行计算 ：
管道的水击现象及其防护
管道的水击现象及其防护管道的水击现象是指在水流速度发生突然变化时，由于流体动能转化不及时，引起的管道内的压力冲击波现象。
这种现象常常会给管道和设备带来严重的损坏，甚至造成人员伤亡。
因此，研究管道的水击现象及其防护措施对于保障工业安全具有重要意义。
一、管道的水击现象1. 水击的原因水击现象产生的主要原因是由于管道中的液体突然停止或变化流速造成的。
当液体流速发生变化时，流体的动能不能迅速地转化为压力能，使管道中产生压力冲击波。
比如，当阀门突然关闭时，流体动能迅速减小，使管道内部产生激烈的压力波动。
2. 水击的危害水击现象对管道和设备的危害主要表现在以下几个方面：（1）管道的损坏：水击会导致管道内部的压力迅速增大，超过管道的耐压能力，造成管道爆裂和破损的情况。
（2）设备的破坏：水击会对管道设备、泵站等进行冲击，导致设备的破坏和故障。
（3）人员伤害：水击会产生剧烈的压力冲击波，可能导致工作人员受伤或死亡。
3. 影响水击的因素水击的强度和频率受多种因素的影响，包括管道的材料、管道的几何形状、流速的变化速率等。
而在实际工程中，水击现象也常常与其他因素相互作用，如压力波的反射、管道的共振等。
二、管道水击的防护措施为了避免或减轻管道的水击现象，需要采取一系列的防护措施。
以下是几种常用的防护方式:1. 缓冲器的使用缓冲器是一种常见的防护装置，可用于消除水击现象。
缓冲器通过增加管道的弹性，减缓水击产生的压力冲击波。
根据具体的工程情况，可以选择液力缓冲器、气动缓冲器等不同类型的缓冲装置。
2. 减速阀的安装安装减速阀可以有效减缓液体流速的变化，避免突然的液压冲击。
减速阀可以根据实际需要进行调整，使液体的流速变化平缓，减少水击现象的发生。
3. 排气装置的设置排气装置在管道中起到排除空气和减少压力波反射的作用。
合理设置排气装置，可以减少水击现象造成的压力波反射，有效保护管道和设备的安全。
4. 增加管道的阻尼通过增加管道的阻尼可以减缓水击现象的发生。
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管道技术与设备
2002 年
管路的水击及其预防
王建设 洛阳石化总厂化纤厂 河南省洛阳市 471012
摘要 在蒸汽管线和大口径管线上, 经常会发生水击, 对管道及相连设备的安全产生危害, 严 重时甚至会造成管道、阀门等设备的破裂损坏, 影响装置的安全运行及平稳生产。本文分析了水击 现象产生的原因, 并针对水击压力的变化规律, 提出了减轻水击危害的对策。 关键词: 管道 水击 预防 中图分类号: U173
水。另外, 在蒸汽干管末端、调节阀前及切断阀前也要 设疏水点, 用疏水器及时把冷凝水排出。
图 3 缓冲减压阀
4 1 4 设置调压器 在完成向一定容积的罐内装载 流体后, 如果迅速关闭入口阀门, 配管不可避免地会产 生水击, 一下子受到压缩变为高压的流体如果能导入 调压器里, 配管内液体的流动就可以慢慢地减速, 可以 通过设置如图 4 所示的调压器( 或缓冲罐) 来实现这一 目的。在调压器中有气球状的气囊, 气囊中填充有氮 气等气体, 一旦相连部位管内压力升高, 就会压缩气囊 内气体, 将流体积蓄在调压器内。这个调压器如果设 置在配管的重要之处, 便 增加了管内流体的 压缩性。 调压器结构如图 4 所示。 4 1 5 合理的管路布局 如果泵的出口管道突然向 上并形成突起, 则因易产生负压而发生液柱分离。因 此, 为避免水击的发生, 设计施工中宜将管道布置成均 匀上升, 并向下凹的平缓管道便可避免产生负压, 保证 管道安全。特别是蒸汽管线的水击产生的危害极大, 所以蒸汽管线每隔 90~ 240m, 在低点处( 如管线上翻 前) 和末端要设集液管和疏水点, 以排出管线内的冷凝
展会名称
时间
1
2002 石油天然气管道与技术论坛会
4 月 25~ 28 日
2002 中国( 国际) 石油天然气管道建设与技术、装备展览会
2
第八届中国国际表面工程与防腐蚀技术及设备展览会
5 月 15~ 17 日
3 2002 年第三届山东国际给排水、水处理及管道阀门泵阀展览会 5 月 15~ 18 日
4
开启, 造成的压力波在管内的传播。其传播速度用 c 表示。取流体的纵弹性系数为 K ( kgf/ m2) , 管材纵弹 性系数为 E ( kg f/ m2) , 流体比重 ( kgf / m3) , 管内径为 D ( m) , 管壁厚为 e( m) , 重力加速度为 g ( m/ s2 ) , 则有 公式( 1) :
设管长为 L , 水击波速为 c, 则水击波从阀门传到
管入口所需时间为 L / c, 从 t = 0 瞬时到 t = L / c 瞬时 的时段内水击传播过程如图 2- a 所示。
当阀门关闭后 t 1= L / c 时刻, 压力波传至管入口 处。这时, 全管流体处于暂时静止和被压缩状态, 管入 口处左侧的压力为 p 0, 右测压力为 p 0+ p , 该处流体 处于受力不平衡的不稳定状态, 临近管入口处的一层 液体将在压差 p 作用下, 开始以速度 v 0 返冲向入口 端, 于是该处从被压缩状态及周围管壁膨胀状态首先 恢复原来的状态, 压力从 p 0+ p 降为 p 0, 随后, 一层 层的流体和周围的管壁相继恢复原状。如图 2- b 所 示。
当阀门关闭后 t 3= 3L / c 时刻, 减压波传到管入 口处, 全管内液体处于低压的静止状态, 管子处于收缩 状态。此时管内压力低于管入口处, 又失掉平衡处于 不稳定状态, 在压力差作用下又以速度 c 向阀门处传 播。如图 2- d 所示。
直到 t 4= 4L / c 时传到阀门处, 此时全管又恢复 到阀门关闭前的流动状态。随后又开始第二个压力波 传递过程。
2002( 大连) 国际化工展览会
2002( 大连) 清洗产业高新技术、产品及设备展览会
5 月 23~ 27 日
地址 廊坊国际会议展览中心
上海国际展览中心 山东国际博览中心 大连星海会展中心
直接水击压力。
另外, 当管内压力下降时, 管内流体在压力未降到
蒸汽压 p v 以下便开始蒸发, 占据管内一定空间, 并保 持一定的压力 p v , 这种现象称为液柱分离现象。分离 后的液柱再冲击时产生极高的压力, 有可能产生震动
或损坏管道。如果介质中有气体存在, 则会延长振荡 周期, 但会增强冲击强度, 延长水击时间, 所以蒸汽管
p 就会降低, 所以如能将 被压缩的流体流出配管之 外, 使管内的流动可以持续一定时间的话, 就可以使水
6
管道技术与设备
2002 年
击压力上升变小。由于水击波速度极快, 压力的上升 是瞬间的, 要求该泄压阀门也必须在瞬间打开, 普通机 械构造的安全阀是不能在瞬间内完成的, 因此要采用 可动部分质量极小并在极短时间内能够开启的缓冲减 压阀, 该阀在日本、美国等发达地区已广泛使用, 它可 大大提高管路的安全性。该阀体结构如图 3 所示。
c1= 1。
图 2 水击的传播过程
各种条件下的波速可以根据上式计算得出, 对于 常用液体 c 的大约值如下表所示。
表 常用液体的 c 值
种类
水
原油 轻油 汽油 液化气 喷气燃料
c ( m/ s)
1440 1240 1350 1150 ~ 1550 ~ 1480 ~ 1400 ~ 1250
1000
1290 ~ 1350
1 水击现象
在蒸汽管线和大口径管线上, 有时能听到 咣咣 的声音, 有经验的工人马上会意识到发生了水击。水 击现象是由于介质流动状态忽然改变, 管内流体动量 发生变化而产生的压力瞬变过程, 是管内不稳定流动 所引起的一种特殊振荡现象。急剧升降的压力波通过 管路传递时产生一种犹如用锤子敲击管路时发出的噪 音, 所以亦称为水锤。当水击发生时, 会对管道及相连 设备的安全产生危害: 轻微的水击会使管线固定件松 动, 管道震动扭曲, 使用寿命缩短; 严重时甚至会造成 管道、阀门等设备的破裂损坏。所以在管路设计和生 产操作过程中都要尽可能避免发生水击。
3 2 水击压力的计算 水击产生的压力高低是由流体加速时的激烈程度
决定的, 严格地说就是由在压力波从配管中速度变化 的原因点开始传播到管端部之后, 再由管端部传播到 速度变化原因点的时间段内的流速变动量来决定。
当阀门关闭时间 t < 2L / c 时( 急速关闭) , 最早由 阀门处产生的向上游传播而又反射回来的减压顺行波
如此反复, 压力波在管线入口和阀门之间的管路 上来回振荡, 对两端的设备不断产生冲击, 并发出 咣 咣 的噪声, 如果振荡频率和管线发生共振, 其破坏力 会增强。
3 衡量水击强度的参数
我们一般用水击的传播速度和水击压力来衡量水
第2期
设计与研究
5
击的强度。
3 1 水击压力波的传播速度 如前所述, 水击实际上是由于阀门的突然关闭和
c=
Kg/
1+ ( K / E) (D / e) c1
这里 c1 是随管道的固定状况不同而变化的系数。 取泊松比为 , 则:
( 1) 管 子 上 游 固 定, 无 轴 向 位 移 限 制 时, c1 =
1- / 2; ( 2) 整个管子有轴向位移限制时, c1= 1- 2;
( 3) 管子有轴向位移限制, 但中间有伸缩接头时,
2 水击产生的机理
先以管路中阀门骤然关闭的情况为例来说明水击 发生时, 冲击波产生的原因和传递过程。
图 1 水击产生机理
如图 1 所示, 当阀门在开启一定大小的正常情况 下, 管中流速为 v 0, 进 口压力为 p 0, 当阀门骤然关闭 时, 临近阀门的一层厚度为 s 的液体于 t 时间内首 先停止流动, 该段液体被压缩, 压力 增高 P , 此时由 于内部压力上升管壁会发生局部膨胀。此后紧相邻的 第二层流体由于受阻而停止流动, 发生同样 的变化。 这样管中流体压力一层层地相继增大及管壁相继膨胀 并以压力波的形式由近及远传播。
线和处于未充满状态的管线最容易发生水击, 水击强
度也最高。
4 避免和减轻水击影响的措施
水击现象是一个客观存在的纯物理现象。但针对 其产生的机理和变化规律, 如果在管路设计及日常操 作中采取一定的措施, 是可以避免或减轻的。 4 1 设计上可以采取的措施 4 1 1 避免发生直接水击 由压力波的传递过程可 知, 如果阀门关闭时间 t > 2L / c, 在初生弹性波继续 发生时, 由上游反射回来的减压波与水击波波峰相反, 因此会部分抵消水击压力, 使水击压力达不到直接水 击的增压值, 这也称间接水击。在进行工程设计时, 可 以通过合理选择管径、管长和管线布局来避免直接水 击的发生。 4 1 2 延缓阀门的调节时间 根据阀门特性, 如截止 阀大约关到全开度的 15% 管内流体的流速几乎不变 这一点来延缓其调节时间。由于阀门而引起的压力损 失很小, 剩余的 15% 的开度成为造成管内不稳定流动 的关键, 这段关闭时间也称为有效关闭时间。因此设 法使剩余的 15% 的开度缓慢地关闭, 便可使压力变化 值降低。例如当阀的有效关闭时间为 2L / c 的 10 倍 时, 压力增大值约为 p 的 1/ 10。因此, 在高速管线上 有自动切断阀时, 应当选用缓闭式电动阀等来有效地 缓和水击的发生。 4 1 3 设置缓冲减压阀 由水击产生的机理可知, 如 果能延长流体的被压 缩时间 t , 那么动 量转化来的
图 4 调压器
4 2 操作上采取的措施 手动阀门的操作要注意在阀门开度较小时慢开慢
闭, 一旦发生水击, 应当立即调整阀门开度, 改变其振 荡周期, 以缓和水击。在生产中, 许多的水击如果操作 得当是完全可以减轻或避免的。
5 结论
设计中采用合理的管路参数和布局是避免发生水 击的关键, 选用适当的缓动电磁阀, 缓冲减压阀及调压 器是防止水击发生, 提高管路安全性的有效措施。操 作阀门时的缓开慢关, 及时排除蒸汽管线中的冷凝水 是消除水击, 使生产平稳、安全的有力保证。