PIPENET长距离供水停泵水锤设置原则

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长距离输水管网运行当中水锤计算的必要性

长距离输水管网运行当中水锤计算的必要性摘要：随着我国城镇化的不断推进，城市建迎来了高速发展，涉及到长距离输水的工程项目越来越多，水锤问题越来越受到重视。

水锤对输水管网造成的损害很大，当出现管道破裂时，会加大输水量，影响管网稳定性；若造成大面积停水，则造成的社会影响巨大。

本文从多角度分析了水锤对输水管网危害性，并根据研究结果对现阶段的水锤计算提出了改进建议。

关键词：输水长距离水锤计算1.水锤形成原因水锤是以水锤波的形式表现出来的。

水锤波可以在输水管路中高速（最大可接近声速）传播。

因为输水管道中的水无法再被挤压，当受到水锤波冲击时，增大了输水管道的压力，这就是水锤现象，水锤现象发生时通常还伴有比较大的撞击声。

水锤在输水管网中通常由以下原因产生：（1）阀门正常情况下的启闭和调节，阀门在误操作和异常故障时的启闭。

（2）泵房水泵正常或事故时的启动和停止。

（3）电机叶轮振动不规律。

（4）输水管网被淤泥等异物阻塞。

（5）输水管道中混入空气，形成气团。

（6）外部突然断电，泵房停止工作。

2.水锤的分类在分类之前，先对常用的几个名词做一解释。

Ts :关阀历时，阀门全部闭合所需要的时间；α:水锤波在压力管道中的传播速度；μ:水锤相。

水锤波在管道内穿行一次的时间，即μ=。

(L为管道总长)水锤的具体分类及判别标准见表2.1表2.1水锤的分类3.水锤的破坏性分析在长距离输水管道中，水锤造成的破坏主要有以下三点：（1）水锤会使管道内的压力急剧升高，超过管道的设计压力，对管道的阀门甚至是水泵造成破坏；当水锤压力降低时，输水管网又会产生失稳现象。

（2）如果水泵的反转速度升高超过规定限值，或突然停止反转，会造成水泵电机永久性损害，导致电机转子变形，严重时会使电机联结轴破损，甚至断裂。

（3）水泵倒流时，输水管网的压力降低，供端水量减小，末端水压不足。

为保障末端供水正常，长距离输水管网压力通常较高。

为避免突然关阀造成的损失，在工程设计阶段就需要对水锤进行计算，并采取相应防护措施，避免水锤的发生。

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。

长距离大管径平坦地区输水管道水锤防护方案

长距离大管径平坦地区输水管道水锤防护方案长距离大管径平坦地区管道水锤防护的应以管道气囊振荡型水锤防护和断流弥合水锤为主。

以我国东南地区某县供水工程为例，分析了长距离大管径平坦地区输水管道水锤防护方法。

研究结论有望能对同类工程提供参考。

标签：平坦地区；水锤防护；断流弥合水锤1 长距离大管径平坦地区输水管道的气水两相流压力特点平坦地区管道在充水和运行中可能有六种流态，层状流、波状流、段塞流、气团流、泡沫流、环状流。

在管道充水的初始阶段为层状流、波状流。

在充水过程中出现泡沫流、气团流以及环状流。

在管道正常运行期间，管道存气多呈段塞流形态或以大气囊形态。

地形平坦地区的管道中会间隔出现气囊，管径较大时大气囊居多。

经过长期理论和实践研究发现：气囊沿管顶随水流运动，易在管道转弯处、凸起、阀门等处产生聚集，并产生压力振荡，冲击供水管道。

平坦地区大管径管道正常运行压力往往很低。

在突然停泵时，管道极易出现负压，尤其是管道末端更易出现负压注气型水柱中断现象，进而产生断流弥合水锤。

因而，长距离大管径平坦地区输水管道水锤防护的重点是管道气囊振荡型水锤防护和断流弥合水锤。

2 长距离大管径平坦地区输水管道水锤防护案例分析我国东南地区某县供水工程，设计供水水量Q=20×104m3/d，供水管全长约47.0km，供水净扬程范围为15.96～24.06m，采用一级加压供水方式。

取水泵站位于管道头部，机组安装水泵3台，2台工作1台备用，供水量为20×104m3/d，采用水泵单级双吸离心泵，配套为710kW的变频电机。

全程双管埋地敷设，管径2根DN1400，管材全线采用PCCP管，局部段采用钢管、球墨铸铁管，管道进口与供水加压泵站相连。

PCCP管糙率系数一般取值为n=0.011～0.0125。

一般PCCP管最小承压值1.0MPa。

钢管和球墨铸铁管的承压能力高于PCCP管，按最不利条件计算，全线采用承压值为1.0MPa。

长距离输水管线水锤防护措施技术探讨

长距离输水管线水锤防护措施技术探讨摘要：长距离输水管线中水锤防护具有重要的意义，本文介绍了几种常见水锤防护措施，并以张家口云州水库调水工程为例，着重介绍缓冲排气阀和箱式双向调压塔在工程的作用。

关键词：长距离，水锤防护，缓冲排气阀，双向调压塔Abstract: the long distance delivery pipe line water hammer protection has an important meaning, this paper introduces several common water hammer protection measures, and with zhang cloud state water transfer project reservoir as an example, this paper introduces buffer exhaust valve and box pressure regulating tower in the project of the two-way role.Keywords: long distance, water hammer protection, buffer exhaust valve, the double pressure regulating tower1、引言我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源占有量很低。

有些地区水已成为制约经济发展的“瓶颈”。

新中国成立以来，随着工农业的发展，科学技术的进步，我国兴建了40多万处泵站工程。

已建和正在修建的许多大型泵站工程，向几十公里甚至更远的地方供水。

在长距离输水工程中，对泵供水系统安全危害较大的是水锤事故，不少工程因水锤而遭受严重破坏。

水锤事故的成因不同，产生危害也不同，有的造成压力管道破坏（即爆管），有的造成泵房被淹，有的设备被打坏，伤及操作人员等，给正常的生活的生产带来了严重的影响和经济损失。

长距离多起伏输水管道水锤防护

水利电力科技风2017年*月下D01：10.19392/ki.1671-7341.201718187长距离多起伏输水管道水锤防护庄文建神华准格尔能源集团有限责任公司公用事业公司小沙湾水厂内蒙古鄂尔多斯017000摘要：随着社会的发展，城市化进程在逐步加快，人们的生活水平也越来越高，为了满足社会生活与生产的需要，长距离大型输水工程越来越受到人们的关注。

在长距离输水管线中，多起伏输水管道水锤防护是其中的关键，并且多起伏输水管道水锤防护对于输水工程建设有重要的意义。

本文重点对长距离多起伏输水管道水锤防护作了分析，并且结合输水系统的实际情况与发展特点，提出了一些科学、合理的水锤防护措施，促进输水工程建设的快速发展。

关键词！长距离（多起伏输水管道(水锤防护社会城市化进程的加快，促进了输水工程建设的发展，在输水工程建设中，需要重点关注的就是多起伏输水管道水锤防护问题。

长距离大型输水工程的建设要求是比较高的，在实际操作中会遇到工程爆管问题，为工程建设带来了安全问题。

在输水过程中，长距离有压输水管道中比较容易发生水柱分离与断流弥合水锤现象，对输水管道所造成的损害比较严重。

因此，对于长距离多起伏输水管道水锤防护的研究具有重要意义。

1水锤现象概述1.1水锤的基本概念及分类水锤现象主要指的是由于压力管路中流速的剧烈变化引起动量转换，此时就会在管道中形成一系列急骤地压力交替升降的水力撞击现象。

水锤是一种受流速、加速度、动力压强等因素影响的水力瞬变过程。

水锤现象的产生稳定性不强，并且随着空间位置和时间的变化而变化，没有恒定流动状态。

现在，我国将水锤现象统括称为“菜站管路系统水力过渡过程”，由此可见水锤状态的特点，在从某一稳定状态过渡到另一个稳定状态的过程中，会出现很多不稳定的现象。

水锤的种类有很多，不同的划分角度，有不同的分类。

第一，根据关阀所用的时间与水锤相的关系，可以分为直接水锤与间接水锤。

第二，影响水锤形成的外部条件是不相同的，根据这个划分标准，可以将水锤分为启动水锤、关阀水锤和停菜水锤三种。

浅谈长距离压力输水工程水锤防护设计

浅谈长距离压力输水工程水锤防护设计摘要：长距离输水工程管线长，管道起伏大，输水安全性要求高，而水锤是影响长距离压力输水工程运行的一个重要因素，根据调查统计，在城市给水阀门和工业企业的给水泵站中，绝大部分水锤事故都属与停泵水锤事故。

本文本工程在对压力系统水锤分析时只对停泵水锤进行分析并提出防护设计措施。

关键词：长距离压力输水管道；停泵水锤；防护设计1、工程概况本长距离输水工程，设计流量：20万m3/d（考虑5%的沿程漏损和水厂自用水后为21万m3/d），从取水泵房至水厂主要采用焊接钢管，双管并联，单线长6.2km，管径为DN1200，壁厚10mm；取水泵房设计地面38.5m，泵进口约37.15米，原水引水管余压约2.5-5m。

水厂设计地面标高97.5m，配水井水位标高101.3m，原水进水余压1.0m。

2、模型建立2.1应用软件简介。

本工程水锤分析软件采用奔特力-海思德软件公司的HAMMER软件，该软件将水锤效应（waterhammer）的复杂原理结合成为简单易用的工程工具，建模以节点和管段的稳态计算结果为基础，协助水利工程师顺利地进行任何复杂的水锤水击水力计算与设计。

2.2建模数据。

水泵参数：4台水泵并联工作，3用1备。

其中PMP-1及PMP-2水泵Q=2188m3/h、H=63m，电机功率560kW。

PMP-3及PMP-4水泵Q=4375m3/h、H=63m，电机功率1000kW。

PMP-4为备用泵。

根据取水泵房内远期水泵配置和原水压力管道平面方案布置图及简化的纵断面图，建立水锤计算模型。

示意如下：由上图可知，管线稳态运行时泵后压力最大为70m，管道沿线各节点压力在70m水头范围内，而设计中要求原水输水管的安全可靠性较高，设计泵站后管道采用D1220X10钢管，管线在远期21万m3/d设计流量时可以保证在流量恒定的前提下安全运行，危及管线系统安全的潜在因素是由于事故停泵而引起的停泵水锤，这也是本设计关注的重点。

PIPENET在常规岛主给水系统水锤分析中的应用

PIPENET在常规岛主给水系统水锤分析中的应用摘要：核电站常规岛主给水系统水锤现象主要出现在阀门快速关闭、泵启停工况，水锤现象会导致较强的压力脉动，如处理不善会导致管道的剧烈振动甚至破裂。

为了较真实地模拟水锤现象，应用PIPENET软件对水锤力进行分析计算，得出了水锤力的影响因素，计算结果对主给水系统设计压力取值具有重要影响。

关键词：常规岛，主给水，水锤，PIPENET，设计压力引言按照《核电厂常规岛汽水管道设计技术规范》[1]，高压给水管道设计压力应取给水泵关闭扬程与给水泵进水压力之和，但一般情况下，常规岛主给水系统设计压力取值均高于规范值，主要考虑阀门快速关闭、泵启停工况引起水锤时的压力波动。

为计算水锤力的大小，采用PIPENET水力计算软件计算水锤力。

1 主给水系统产生水锤的原因主给水系统管线上快关阀门主要有给水隔离阀和给水调节阀，其中给水调节阀关闭时间最短，M310和AP1000堆型给水调节阀关闭时间最多为5s，因此，必须对主给水管道进行瞬态计算，以确定水锤力的大小，瞬态计算工况时应考虑给水调节阀快关和给水泵启停两个因素。

2 水锤力计算的理论基础为求解水锤导致的压力升高问题，需要建立基本方程，基本方程与相应的边界条件联立，用解析方法或数值计算方法求解水锤值。

水锤力的求取需要利用动量方程和连续性方程对管系中给水的压力和流速进行计算。

3 应用PIPENET软件建模以某1000MW级核电机组主给水系统为例建立模型，设定方法如下。

3.1 边界条件在进行瞬态分析前，PIPENET程序需要设定初始稳态工况，在发生给水调节阀突然关闭工况时，机组多数情况下是处于额定功率运行工况，因此初始稳态工况按额定功率运行工况进行设定。

额定功率运行时，该接口处工作压力为74.23 bar.a，每条管线流量为538.7kg/s。

除氧器压力按恒压条件设定，压力值取TMCR热平衡中除氧器处压力，设为9.21bar.a。

核岛与常规岛接口按恒压条件设定，压力值取额定功率运行工况压力，设为74.23 bar.a。

长距离管道输水工程的安全性及水锤危害防护技术

护措施，其做法见表２。３．２．３管道受到杂散电流干扰时，应研究安全保护措施埋设ＰＣＣＰ附近有电气化铁路、高压输电线路、电解工厂等时应考虑外来直流电流引起的电化学腐蚀。ＰＣＣＰ外层采用了保护层的管段，保护层增加管道绝缘电阻，可有力抵制外部流失的电流流入管道产生电化学腐蚀，如果安装电流连接装置仍能监测到杂散电流时，应采取阴极保护措施。ＰＯＣＰ的阴极保护机理与钢管不同，若阴极保护不当，会使管道的预应力钢丝发生氢脆性破坏，加速ＰＣｃＰ的腐蚀破坏，起到适得其反的负作用。美国《预应力钢筒混凝土管道的阴极保护》（ＮＡｃＥＲＰ＿一０１００一２００４）标准和ＡＷｗＡ《混凝土压力管手册》Ｍ９规定下述两项准则有效且安全，已普遍被国内外采用。（１）阴极极化值至少１００ｍＶ准则：Ｐ（、ＣＰ中被保护的预应力钢丝应至少阴极极化１００
水溶性硫酸盐含量＞５０００ｍｇ／Ｌ环境下
二氧化碳强酸条件
水和土壤中侵蚀性Ｃ０２含量高时环境为粘性土，ｐＨ＜４时
管道外层砂浆采用隔离层保护环境为砂性土，ｐＨ＜５时
ＳＩ／ＡｗＷＡＣ３０４与ＣＥＣｓ：２０１１两种规范，管道结构计算成
果经过第三方有设计资质单位验算，证明了上述结论的可靠性。
Ｐ（、ＣＰ设计、制造验收标准的采用我国在２０世纪８０年代中期由美国引进Ｐ（、ＣＰ制管技
术和设备，设计采用《预应力钢筒混凝土压力管设计标准》
（ＡＮｓＩ／ＡＷＷＡＣ３０４），产品采用《预应力钢筒混凝土压力
管》（悯／趟ｖｖ吸Ｃ３０１）标准制造。２００２年国内制定中国工程
建设标准化协会标准《给水排水埋地管芯缠丝预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程》（ＣＢ筠１４０：２００２），又在２０１１年修定为《给水排水工程埋地预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程》（ＣＢＣＳ１４０：２０１１）。另

多分水口长距离输水工程停泵水锤防护措施

多分水口长距离输水工程停泵水锤防护措施摘要：我国水资源相对贫乏，且分布极不平衡，今后随着城市化、工业、农业的发展，将更加注重水资源的合理配置。

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。

随着南水北调和引汉济渭工程的顺利实施，我国将会实施越来越多的水资源优化工程。

关键词：多分水口；长距离输水；停泵水锤；防护措施引言目前，计算水锤的方法主要有图解法、解析法和电法。

其中，电算法以运动方程和连续方程为基础，采用微分方法求解积分问题。

在电算法中，最常用的是特征线法和波特征法。

特征线方法是一种比较常用的方法，它具有清晰的物理概念，能够对复杂的边界条件进行求解，能够满足数值求解的要求。

1.案例分析某大型供水工程输水线路从泵站提水至末端净水厂结束，管路总长106.46km，泵站取水口至1号分水口输水管径为DN2000，管壁厚度为300mm；1号分水口至2号分水口段输水管径为DN1800，管壁厚度为280mm；3号分水口至末端输水管径为DN1600，管壁厚度为250mm。

管材均为预应力钢筒混凝土管（PCCP)，糙率为0.012。

总输水流量为3.07m³/s，沿线共有七个分水口。

泵站共设5台DFSS600-13/6型卧式离心泵，单泵转速为945r/min，运行流量为0.7675m³/s，设计扬程为40.75m，站前最低、设计及最高运行水位分别为210.8m、212.05m和219.97m。

输水线路过长除了会造成日常检修维护困难外，还会在事故发生时由于响应迟缓导致管道及其他部件遭受严重破坏，因此为了确保安全运行通常需要采取多重水锤防护措施进行管道防护。

1.1.抽水断电无保护过渡过程的计算输水系统在实际运行期间有多种运行工况，不同工况下工程沿线的测压管水头和内水压力都有较大的不同，最危险工况为泵站工作水泵同时抽水断电且泵站取水口水位为最低运行水位，因为此时水泵扬程最高，发生停泵事故泵后产生的压降最大。

PIPENET长距离供水停泵水锤设置原则

PIPENET软件用于长距离输水工程停泵水锤计算说明1、水泵设置说明1.1泵类型说明：停泵水锤计算需要应用TURBO PUMP，如图所示：。

1.2定义TURBO PUMP需要参数如下：WH（x）、WB（x）即为泵的全特性曲线，即Suter Curve曲线。

该曲线一般厂家提供不了，只能由已有的全特性曲线通过数值拟合的方法得到。

PIPENET 软件提供了EXCEL表格来拟合该曲线。

PIPENET软件提供了国际上通用的三种比转速25、147、261的泵全特性曲线。

应用PIPENET提供的EXCEL表格拟合泵全特性曲线：第一步：计算泵的比转速如果泵的比转速接近25或在25一下，则直接选取比转速为25的全特性曲线即可；在147周围直接选取147的曲线即可；在261周围或大于261直接选取261曲线；介于25‐147之间的，用比转速为25和147的曲线拟合得到该泵的全特性曲线；介于147‐261之间的，用比转速为147和261的曲线拟合得到该泵的全特性曲线。

具体拟合方法请参考EXCEL文档。

1.3停泵参数设置泵上节点为信息节点，主要是设置泵的开度变化。

正常运行给定为1，关闭则为0.该泵停时，将该点设置为1。

在泵的属性部分的Trip time给定一个泵开始停止的时间点，例如从第10秒开始停，则设置为10.2、阀门定义带有启闭动作的阀门一律用Operating valve代替，。

2.1 阀门参数定义PIPENET采用示意性模型建模，不管其是闸阀、蝶阀、球阀等各种类型阀门，只取其与水力计算相关的部分，即阀门的开度—流量特性曲线。

定义阀门一般有两种方法，即流量系数或K值加阀门通径。

2.1.1 如果知道阀门的流量系数曲线，则在数据库选择valves建立阀门，如下图所示：2.1.2 如果不知道其特性曲线，则采用直接定义的方法，需要定义其开闭方式。

已知阀门开度为1情况下的Cv值，则选用如下方法：；如果已知阀门K值及通径，则选取如下方法：2.1.3 PIPENET V1.7版本，提供了如下几种标准阀门，用户可输入相关参数来直接定义阀门，其K值取自CRANE规范。

浅谈长距离供水管道防止水锤效应的理论依据和技术措施

浅谈长距离供水管道防止水锤效应的理论依据和技术措施摘要：水锤效应是长距离供水管道中常见的一种物理现象，对供水管道的安全稳定运行十分有害，造成供水管道的破坏性极大，根据防止水锤效应的模型试验和具体的案例提出了防护措施，以确保长距离供水管道正常运行。

关键词：防止；长距离供水管道；水锤效应；措施我国的水资源分布极不均匀，就近取水己不能满足工业企业迅速发展的需要，为了确保供水，长距离供水管道也越来越多，而长距离供水其间的地形起伏较大，供水管道高差突变的情况很常见，系统突然停泵或阀门快开、快关等某种原因，供水管道内的压力发生剧烈波动，从而造成供水管道爆裂或凹瘪破坏，将严重影响供水系统的正常运行和人民的生命财产安全。

1. 水锤产生的条件和危害供水系统突然启、停泵或阀门快开、快关，单管道向20米以上的高处供水，补给水泵的扬程或工作压力过高，供水管道过长和供水管道中的水流速度过大，地形起伏变化大造成供水管道高差突变等因素都容易产生水锤效应。

供水管道内的压力大幅度波动，瞬间可能达到正常工作压力的几倍甚至几十倍，压力大幅度波动时引起供水管道剧烈振动；或供水管道压力降低，供水管道内水倒流造成水泵反转直至水淹泵房、泵房内的设备遭到破坏、供水管道接口处断裂或爆管，破坏性极大。

2. 水锤效应的模型试验2.1 优化设计的理论依据建立数学模型对防止长距离供水管的水锤效应进行优化设计提供了理论依据，以有压供水管道的运行时间和供水管道长度为自变量、压力和流量为因变量，建立的运动方程和连续方程是一对双曲线偏微分方程，加之计算机的出现和计算数学的迅速发展，将上述非线性双曲线偏微分方程沿其特征线变换成四个常微分方程，然后在变换成差分方程并配以各种边界条件可以联合求解。

基于以色列伯尔梅特公司在产生水锤效应分析方面的实践经验与成熟的数学模型并结合纳雍电厂二厂供水系统建立的数学模型和计算方法进行水锤分析。

目前无法求得闭合解，而施耐德提出的图解法计算方便，概念清晰，2.2 计算水锤效应的原始资料和数据纳雍电厂二厂供水系统的水锤分析按照6×300MW机组所需补给水量进行计算，升压泵房至二厂清水池之间的给水管道长为8225m，其间的地形起伏较大（补给水管线沿线纵断面布置详见图1），距升压泵出口7615m处为供水管道的制高点，高差为189m，之后至厂区清水池的供水管道长度为610m，连续下降的高差为43.5m。

长距离输水管道的水锤防护设计

长距离输水管道的水锤防护设计作者：张舒婕来源：《科技风》2020年第23期摘要：以厦门市《西水东调原水管道工程》为例，对该原水管线系统进行水力过渡过程仿真计算，分析常用的水锤消除措施，进而分析最优的水锤防护方案。

关键词：水锤;水锤计算;分析建模;防护措施1 概述西水东调原水管道工程设计内容为规模25万m3/d原水提升泵站一座及DN1600原水管道约20km。

由于本工程供水系统复杂，全线长距离有压供水，水泵的启动和事故停泵及受水厂的阀门动作，都会产生水力瞬变现象，轻则导致相邻管路出现非正常供水，重则导致爆管事故，破坏整个输水系统的正常运行。

因此，需要进行水力过渡过程计算，以对全系統的运行可靠性和危险工况进行预测，为输水系统结构布置、泵站和各类阀门的运行调节提供安全保证与科学准则。

2 水锤计算方法本工程利用Bentley Hammer内部水力模型计算方法，通过各种边界条件的设置，模拟水锤波的传播，分析管道内部压力变化。

水锤波通常是指管内水压的快速变化，与管道流量的变化直接相关，并以声速（计入水的可压缩性和管壁的弹性）在管道内传播。

当到达管路系统的相关水力边界时，水锤波一部分继续向前传播，一部分则被反射，此类水力边界主要有管道的联接节点、水泵、阀门、管线盲端以及水锤防护装置（各种相关设备以及措施）等。

3 水锤分析建模以取水泵站为起点，水厂为终点，通过建立模型，得到如下管道剖面线以及水力坡降线：由图1可以看出，本工程输水水力条件有以下特征：（1）管线长，为点对点的供水，沿线无分支分叉;（2）沿线陆域段沿海边敷设，沿线高程相差不大;（3）管道末端进水厂时，管道有个陡升的过程，管中心标高从8m升至25.1m;（4）沿线过障碍局部顶管段，沉管过海段管位埋设较深，从埋管段至顶管或沉管段的接口处管道高程有陡降或陡升。

4 无防护措施的水泵抽水断电过渡过程该工况为没有排气阀且泵房事故停电，所有水泵立即同时关停，为系统最不利工况。

浅析长距离输水管道停泵水锤的简易算法及防护

ｃｏｎｖｅｙａｎｃｅｐｉｐｅｌｉｎｅｐｕｍｐ－ｓｔｏｐｐｉｎｇｗａｔｅｒｈａｍｍｅｒ
ＷＡＮＧＢａｏｑｉｎｇ，ＬＩＱｉｎｇｋｕｎ，ＺＯＵＪｉａｎｗｅｉ
【摘
２５００１３）
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：ＴＶ６７２＋．２
文献标志码：Ａ
文章编号：１００５－４７７４（２０１７）０３ — ００３１－０９
Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｓｉｍｐｌｅａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｌｏｎｇ－ｄｉｓｔａｎｃｅｗａｔｅｒ
ｍａｘｉｍｕｍｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｖａｌｕｅａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｐｉｌｅｎｕｍｂｅｒｏｆｐｕｍｐ — ｓｔｏｐｐｉｎｇｗａｔｅｒｈａｍｍｅｒｉｎｐｕｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｗａｔｅｒｈａｍｍｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｓｉｍｐｌｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｄｏｐｔｅｄｉｎｔｈｅＪｉａｚｈｕａｎｇ — ｔｏ — ＷｏｈｕｓｈａｎＲｅｓｅｒｖｏｉｒＷａｔｅｒ

长距离大管径输水管道水锤防护技术

长距离大管径输水管道水锤防护技术就现阶段来讲，水锤现象属于长距离大管径输水管道工程中较为常见的故障问题，一直以来都没有受到工程单位的重视。

为了保证供水系统的正常运行，必须对长距离大管径输水管道的水锤防护技术加以重视。

文中在对水锤防护技术的作用和危害进行分析之后，探讨输水管道气水两相流压力的特点，并试着提出水锤防护的优化措施。

标签：长距离；输水管道；大管径；水锤防护技术1、水锤防护技术的作用在对长距离大管径输水管道的水锤防护技术进行设计时需要经过繁琐的计算过程方可确定最佳的设计方案，也是因为水锤计算涉及的数据较多，计算困难较大，使水锤防护不利问题成为长距离大管径输水管道中较为常见的问题之一，对工程质量和使用性能的影响也是极大的。

在泵站建设系统中将水锤防护不利的问题作为泵站建设的首要问题来看待，可见，水锤防护不利对工程造成的重要影响。

2、水锤防护不佳的危害因水锤防护技术不佳所引发的事故类型有很多，且极具危害性，例如，水管破裂事故的发生会对周边区域的供水系统造成严重影响，如果不能采用有效的措施进行及时处理，将会导致大规模区域的用水情况受到影响，为居民的生活带来不便；水锤防护技术不佳造成的止回阀上顶盖和壳体出现破损现象，此类问题如果没有特定的检修维护机制很难及时发现，会形成大量的水资源浪费，对我国的资源利用率带来一定影响，较为严重的情况还会使水泵站面临被淹没的风险。

3、长距离大管径平坦地区输水管道的气水两相流压力特点针对平坦区域的长距离大管径输水管道而言，从管道的充水阶段到运行阶段水流可以呈现出六种流态，分别是层状、波状、气团状、泡沫状、段塞状和环状。

其中的层状和波状仅在管道充水阶段有所展示，而泡沫状、气团状和环状均属于过度流态，存在的时间相对较短，为此，段塞形态属于平坦区域管道水流的常态。

除此之外，段塞流态中还存在大气囊形态的特例现象，但在实际运行中这种形态并不常见，管道内的水流还是以段塞流态为主。

这就代表管道内的气体存在形式是以独立气囊的状态为主，这样才能形成段塞流态的水流。

长距离输水管道工程设计中的水锤分析及应对策略

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
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
关阀水锤是关闭阀门过程中发生的水锤现象。通常，按照正常的关阀程序操作，不会引起很大的水锤压力变化。但是，如果发生违反操作程序或管道突然被异物堵塞等意外事故，管道中就会出现不同程度的管道整个截面，这一现象称为液体分离或水柱分离。当管路中水柱分离出现再弥合时，水锤升压非常大，会构成管路强度方面的威胁，危害相当严重。（５）按水锤发生所在的输水道，分为封闭管道中
水锤是指在压力管道中由于液体流速的急剧变化
（由于水泵骤停、阀门突然关闭等原因），造成管中的液体压力显著、反复、迅速地变化，由于液体的压缩
性和管道的弹性引起的输水系统中的压力波动。１．２水锤的分类
１．２．１水锤的分类
从不同的角度划分。水锤可分为以下几种：
・
输配水技术与设备・
叠曩叠
豳Ｉ ■
— 蕾 ■ ＝暮
ＣＩＴＹＡＮＤＴＯＷＮＷＡＴＥＲＳＵＰＰＬＹ ●

停泵水锤的计算原理

停泵水锤的计算原理停泵水锤的计算原理水泵是用于将水或其他液体从低处输送到高处，或从远处输送到近处的机械设备。

水泵系统由许多不同的部件组成，其中一个重要的部分就是阀门。

阀门的作用是控制水流的流量和方向。

在某些情况下，当阀门突然关闭时，会产生一种称为“水锤”的现象。

水锤是由于突然停止水流而导致的一种瞬间峰值压力。

当水的流动速度被迅速减缓时，水流中的动能会被转化为静能，导致水压突然增加，形成了水锤效应。

这种过度压力可以使管道破裂，阀门关闭，压力表爆炸等，因此需要采取措施来减少或消除水锤。

为了避免水锤，我们需要计算水锤的产生和消除所需的时间，并采取相应的措施。

通过计算，我们可以确定水锤的大小和持续时间，进而采取防止水锤的措施。

水锤计算原理：1. 计算水锤压力：水锤压力的计算是防止水锤的主要措施。

水锤的压力取决于如下因素：- 关闭阀门的速度- 管道长度和直径- 管道内水的流速- 阀门的尺寸和类型- 水的密度和粘度2. 计算水锤时间水锤的时间取决于以下因素：- 关闭阀门的速度- 管道长度和直径- 管道内水的流速- 阀门的尺寸和类型3. 计算水锤产生的力水锤产生的力可以用以下公式计算：F = ΔP × A其中，F是水锤产生的力；ΔP是水锤产生的压力；A是阀门的内径。

4. 采取措施为了避免水锤，可以采取以下措施：- 安装减压阀：通过降低压力来减少水锤效应。

- 安装吸声器：吸收水锤的能量，减少其压力。

- 增加开关阀门速度：减少水锤的产生时间。

- 使用防水锤措施：使用相应的水平面处理装置防止水流势能产生水锤效应。

- 更换阀门类型：更换可控制水流速度的阀门来降低水锤效应。

总结：水锤是由于阀门关闭后产生的瞬间压力峰值，当水流中的动能被迅速转化为静能时产生。

为了减少或消除水锤，需要计算水锤的大小和持续时间，并采取相应的措施。

采取措施的方法包括安装减压阀，安装吸声器，增加开关阀门速度，使用防水锤措施和更换阀门类型等。

基于PIPENET软件的长距离输水管道水锤防护设计———以SH项目为例_1

基于PIPENET软件的长距离输水管道水锤防护设计———以SH项目为例发布时间：2021-10-09T03:27:34.913Z 来源：《防护工程》2021年18期作者：路广平刘峰刘伟朱广坤李德权[导读] 长距离输水管道是市政供水网络的主干，其安全性及可靠性决定了城市供水系统的供水保证率。

中国石油天然气管道工程有限公司河北省廊坊市 065000摘要：以实际工程为背景，采用PIPENET软件进行水力模拟计算，提出了一整套水锤防护措施，包括合理设定缓闭阀关阀时间及开度，合理选择复合式进排气阀的参数及设置双向调压塔，达到避免水泵反转，稳定输水管线管内压力的目的，确保输水管线安全、平稳运行。

前言长距离输水管道是市政供水网络的主干，其安全性及可靠性决定了城市供水系统的供水保证率。

在关泵、启泵及开关阀门过程中，由于管内流速的剧烈变化，管内压力急剧变化形成水锤[1]，尤其在中大口径长距离输水管道中，其流量较大，水泵压力较高，水锤现象发生时管内压力可达到管道正常工作压力的几十甚至上百倍[2]，管内压力的急剧增大可能导致管道破裂，当管内形成负压时也可能导致管道的瘪塌。

综上，水锤破坏影响供水保证率的主要因素，因此水锤防护设计对于长距离输水管道的安全稳定运行至关重要。

1、项目概况图1.1 管线里程-高程分布图SH项目输水管道全长36.4km，水源为某大型水库，管道末端为新建处理规模10×104m3/d的水处理厂，管道起端高程477.0m，管道末端高程542.0m，设计流量为3996m3/h，管道口径为DN800，双管敷设，管道全程划分为96段，里程-高程分布图见图1.1，从图中可以看出管道沿程有一定起伏，存在弥合水锤的风险，可能对管道造成严重破坏。

2、软件介绍PIPENET由英国SUNRISE公司开发，是迄今为止应用最为广泛的管网流体分析软件之一，可模拟由于设备启停、阀门操作等因素造成的管网内流场瞬态变化。

市政长距离给水管道水锤防护措施探讨

市政长距离给水管道水锤防护措施探讨摘要：在有压力管路中，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵机组突然停车）使水的流速突然发生变化，从而引起水击，这种水力现象称为水击或水锤。

因开泵、停泵、开关闸阀过于快速，使水的速度发生急剧变化，特别是突然停泵引起水锤，可以破坏管道、水泵、阀门、并引起水泵反转，管网压力降低等，所以，预防水锤发生极为重要。

关键词：市政；长距离；水锤防护；分析1导言水锤效应有极大的破坏性：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，其危害很大，会引起管道的破裂，影响生产和生活。

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。

2.停泵水锤的概念及其产生的原因在供水管道中, 由于流速在给水管道中的变化而引起一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象, 称为水锤( 又叫水击) 。

离心泵本身供水均匀, 正常运行时在水泵的管路中不会产生水锤危害。

一般的操作规定是: 在停泵前需将出水阀门关闭,因而正常停泵不会引起水锤。

水锤是指水泵机组因突然停电或其它原因, 造成开阀停车时, 在水泵及管路中水流速度发生递变而引起压力递变的现象。

发生突然停泵的原因有:( 1) 由于电力系统或电气设备突然发生故障, 人为的错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。

如联轴器断开、水泵密封环被卡住, 致使用使水泵转动困难而使电机过载, 由于保护装置的作用而将电机断开。

( 4) 由于维护管理不善, 也可能导致机组突然断电。

给水管道中的水流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流方向流动, 然后流速降至零。

管道中的水在重力水头的作用下, 又开始向水泵方向倒流, 速度由零逐渐增大, 由于管道中流速的变化而引起水锤。

3.复合波水锤的危害及其形成过程在日常的供水生产中, 正常运行工况条件下所产生的水锤不会产生很大危害,但当突然停泵。

长距离供水工程空气罐调压塔联合防护水锤

长距离供水工程空气罐调压塔联合防护水锤摘要：随着供水工程数量的不断增加，泵站及管道的安全问题受到了人们的高度重视。

为了保证供水工程中加压泵站与输水管道的运行安全,通常在泵后设置空气罐进行水锤防护。

对于输水线路高程差不大、主要克服管道摩阻的长距离供水工程,在满足输水系统安全的前提下,此种布置方案所需空气罐容积往往较大,造价较高。

以减小空气罐容积为目的,提出了一种新的空气罐布置方案,即在输水管道首尾两端分别布置空气罐,并结合管道中的阀门关闭规律,论证了该种布置方案的水锤防护原理及体型优化的可行性。

该种空气罐布置方案能够有效的减小空气罐总容积,并取得良好的水锤防护效果。

关键词：长距离供水工程；空气罐；调压塔；联合防护；水锤引言长距离供水已经成为向缺水地区供水的重要方式。

在长距离管道输水系统中,由于钢筋混凝土管造价低、使用寿命长,因而在工程中采用较多。

但是,由于钢筋混凝土管塑性变形区窄而表现出易脆性,一旦系统中发生事故停泵水锤,压力突然升高,爆管事故就会产生。

针对管道输水工程中存在的上述问题,空气罐是内部充有一定量压缩气体的水锤防护装置，管道压力发生变化时，利用罐内高压气体的压缩和膨胀特性，反射水锤波，避免管道压力的急剧升降。

因其具有结构简单、操作方便的特点，在工程中被广泛使用。

1水锤防护对长距离输水的重要性水锤也称水击，是压力管道内流体运行速度骤然发生变化而引起的水压力的瞬变过程，是流体的一种不稳定运行。

由于阀门突然开启或关闭、水泵突然停止或开启等原因，导致水（或其他液体）输送过程中的流速发生突然变化，同时也导致压力产生大幅度的波动，如果防护不当将产生严重的事故。

因此，在工程设计中应采取相应的工程措施，以降低水锤压力的变化幅度。

由于供水管道较长，除了日常检修维护困难外，事故响应速度也相对迟缓，一旦管道发生破坏，将产生严重的后果，为此，对供水管道一般需采取多重水锤防护措施，确保管道安全。

可以说，水锤防护对长距离输水发挥着至关重要的作用。