常见管道系统水锤与防护优秀课件
供水管道系统水锤分析及防护措施
供水管道系统水锤分析及防护措施摘要:水锤现象是引发城市供水系统设备损坏以及管道破裂的根本原因之一,对于水锤现象的防护一直都是供水管道系统设计与建设需要考虑的重点问题。
本文作者根据自身研究水锤现象多年的实际经验,对供水管道系统水锤分析及防护措施展开了深入的调研与分析,并给出有效的防护措施,希望能对相关行业起到一定的促进作用。
关键词:供水管道;水锤分析;防护措施引言:在进行水锤防护措施的分析时,首先应该对于供水管道系统水锤现象入手,找到水锤现象发生的具体原因,根据不同原因针对性设置对应的水锤防护措施,进而使水锤现象能够得到有效的控制,提升供水管道系统的安全性与稳定性。
一、供水管道系统水锤现象的分析在供水管道系统运行的过程之中,如果出现了不可预测性的停电现象,或者给水阀门的关闭速度过快时,就会由于水流压力的惯性产生一道非常猛烈的水流冲击波,该冲击波产生而发出的声音类似于锤子在进行敲打的声音,这就是我们所说的水锤现象。
水锤现象产生的应力极大,有时候有着很强的破坏力,严重时甚至会破坏供水系统的阀门或者水泵。
水锤效应是指水在供水管道的内部,由于供水管道内壁过于光滑,所以水流较为自如,而当管道阀门突然关闭时,水流的流动会发生方向性的紊乱,从而产生内部应力,对于阀门会产生一个压力,由于供水管网的内壁过于光滑,水流在惯性的作用下应力迅速达到最大化,从而产生了强大的破坏作用,这种破坏作用在流体力学之中被称为水锤效应,也就是我们常说的正水锤。
在进行供水管网供水管道的建设之中,必须要考虑到水流的水锤现象。
与正水锤相对的是负水锤,是因为关闭后的阀门突然打开而造成的水锤现象,这种水锤现象与正水锤现象相比破坏力较小,但也存在着一定的破坏力。
如果供水管道系统的电动机组突然启动,也会引发压力的冲击现象以及水锤效应,这种压力增大而产生的冲击波会沿着管道进行传播,非常容易造成管道内部的压力超过负荷,导致管道碎裂以及供水设备的损坏现象,因此,在供水管道系统的修建之中,对于水锤效应的防护也就成为了关键性技术之一[1]。
水锤及防护措施
第五章 水锤防护措施的经济性 分析
●05
投资成本
实施水锤防护措施的投资成本包括设备购买、 安装和维护等方面。在选择投资方案时,需要 考虑投入的资金和长期维护成本,以确保经济 效益。
效益分析
减少维修费用
提高生产效率
水锤防护措施的实施可以降 低维修费用支出
水锤防护措施能够稳定系统 运行,提高设备利用率
定期检测维护
定期检测管道系统 发现问题并及时修复
记录维护过程
建立维护档案,追踪维护情 况
维护防护设备 确保设备正常运行
人员培训和意识提升
开展水锤防护知识培训
01 让相关人员了解水锤防护的重要性
提高意识水平
02 增强水锤防护意识,减少事故发生的可能性
建立应急预案
03 在发生水锤事故时能够迅速响应和处理
缓冲器
减缓压力冲击 延长系统寿命
节流装置
降低水锤产生 提高系统效率
阀门控制
合理控制流速 避免水锤现象
泄压阀
减小水锤危害 保护管道系统Байду номын сангаас
总结
水锤是管道系统中常见的问题,但通过合理的 防护措施可以有效避免水锤带来的危害。缓冲 器、节流装置、阀门控制和泄压阀等措施的应 用可以保护管道设备,提高系统稳定性,减少 停机维修时间,降低运营成本。
使用方法
安装在管道关键位置 设置警报阈值
优势
精准监测压力变化 及时发现问题
注意事项
定期校准传感器 避免受损
声音检测
分析噪音频谱
01 监测声音频率
应用场景
02 水力工程
优势
03 实时监测
振动检测
监测振幅 分析振动模式
优势 减少设备损耗
管道工程施工验收中的水锤与防止
管道工程施工验收中的水锤与防止在管道一年由于液体介质的流速突然变化,使压力突然增人或减小,且变化幅度很大。
在压力波动过程中常伴有锤击般的声响和振动。
这种现象称为水锤或水击。
水锤产生的过高压力可导致管道、阀门和水泵的破坏,过低的压力则可导致管道的失稳而损坏。
对于水锤应有足够的认识,并采取恰当的预防措施,以防止水锤对管道、阀门和水泵的破坏。
因为管道中流速的变化是不可避免的,水锤现象并不罕见。
只是通常发生的是属于正常水锤,其水流状态不出现水柱中断 (管道某处压力低于水的汽化压力或存在空气而产生),压力上升值一般不大于水泵的额定扬程,危害不太大。
但在霍山某矿输水管道、定远盐矿长输给水管道、安庆石化厂长输架空石油管道,都曾发生管道道破坏事件。
某工程的爆管还造成死亡4人的恶性事故。
推究这些管道破坏的原因,可以认为主要是水锤所引起。
次要原因则是管道材质和管基沉陷等。
例如在定远盐矿长输给水工程中,其中φ600连续铸铁管6.7 km,φ600钢板卷管3 6 km,管材水压试验压力2mpa,使用压力1mpa,在管道安装完毕进行通水试验时,由水库边泵站送水,水泵扬程98m,流量745—1458 m?/h。
在送水时逐渐开启电动阀门,约半小时左右,铸铁管呈大片爆裂,累修累爆,达5次之多,钢管也从焊缝处爆裂一次,显系内压力过高而受破坏,该输水管长达10.3 km,穿越山丘与农田多处起伏,虽于泵出lj不远装置了缓闭止回阀,在管线隆起处安装了自动排气阀,估算其排气量约为输水量的1/3,在管道内必然产生水柱中断,当水杵再弥合时,水锤压力上升值较高,是所谓非常水锤,其压力升高值△h=a△v/2g,式a为水锤的传播速度。
此压力升高值加上水泵压力虽然超出使用压力不是太高,但冈为连续铸铁管工艺上是连续浇注,同时用水迅速冷却,受力性能较差,在水锤作用下自然易于爆裂。
该输水管的钢管靠近水泵出口,当水泵启动和停止时,如水柱在止回阀处弥合,其压力升高值j。
05-水电站的水锤与调节保证计算PPT课件
注:水锤波在管中传播一个来回的时间tr=2L/a,称之为 “相”,两个相为一个周期2tr=T。
8
.
三、水锤波的传播速度
水锤波传播速度的大小与管壁材料、厚度、管 径、管道的支撑方式以及水体的弹性模量有关。
由阀门向水库传播,水库为异号 等值反射。(惯性) ❖ L/a~2L/a: 降压波 由水库向阀门传播,阀门为同号 等值反射。(压差) ❖ 2L/a~3L/a: 降压波 阀门→水库。 (惯性) ❖ 3L/a~4L/a: 升压波 ❖ 水库→阀门。(压差)
a
逆行波
a
顺行波
a
逆行波
a
顺行波
Hg
Hg
6
.
水锤特性
.
上述基本方程的通解: ΔH=H-Hg=F(t-x/a)+f(t+x/a) Hg 初始静水头 ΔV=V-V0=-g/a[F(t-x/a)-f(t+x/a)] V0 初始流速
注:F 和f 为两个波函数,其量纲(单位)与水头H相同, 故可视为压力波。 ❖ F(t-x/a)为逆水流方向移动的压力波,称为逆行波; ❖ f(t+x/a)为顺水流方向移动的压力波,称为顺行波。 ❖ 任何断面任何时刻的水锤压力值等于两个方向相反的压 力波之和;而流速差值为两个压力波之差再乘以-g/a。
❖ 研究减小水锤压强及机组转速变化的措施。
11
.
第三节 水锤基本方程和边界条件
一、基本方程
《水力学》中已经介绍。忽略小项,不计摩阻项,得到:
V g H
H a2 V
t
x t g x
给排水管道常见问题及预防措施ppt课件
计有要求的,按设计要求做,设计未注明 的,应符合下列规定:
:(1) 气、水同向流动的热水供热管道和 汽、水同向流动的蒸汽管道及凝结水管道, 坡度为 0.003,不得小于 0.002,坡向应有 利于空气的排除;
(2) 气水逆向流动的热水供热管道和汽、 水逆向流动的蒸汽管道,坡度不应小于 0.005;
以上三个现象的出现,表面管道内气体未排除,只 有当以上现象消失,而且用水泵升压很快时,方能 确认气体已经排除。
错误 : 采用给水铸铁管承插连接时,接口没 清理干净直接做填料。
后果 :填料易脱落
预防措施 :承插口连接时接口处需用喷灯、 钢丝刷清除接口表面的沥青漆。
错误 :室外排水管道坡度不合理。
错误 地板辐射供暖的塑料盘管穿越伸缩缝 时,无相应的技术措施。
后果 地板辐射供暖系统运行时,盘管遭到 损害。
预防措施 地板辐射供暖的塑料盘管穿越伸 缩缝时,伸缩缝中应有 5mm 的压缩量,塑 料管穿越伸缩缝时,应设置长度不小于 400mm的柔性塑料管,如采用 PVC 波纹管 等。
错误 燃气管道无接地措施。
预防措施 : 输送湿燃气的引入管,应埋 设在土壤冰冻线以下,并有不小于 0.01 的坡度坡向凝水缸或燃气分配管 道。
错误 燃气管道安装完毕,不做颜色标志。
后果 给维护管理带来不便,一旦发生燃气 泄漏,不能及时识别燃气管道,一方面使 安全隐患增加,另一方面,使事故等级升 高。
预防措施 燃气管道安装完毕后,按照国家 的有关技术规定,应涂成黄色作为识别标 志。
错误 : 冬季施工的管道系统在 0℃ 以下进 行水压试验。
后果: 由于环境温度较低,易冻坏系统。
预防措施 :尽量在冰冻季节来临之前进行 水压试验,如必须在冬季进行水压试验应 采取有效的防冻措施。
管道系统水锤防护措施
管道系统水锤防护措施在泵房及管道系统安装完毕,往往会发现在系统运行时,当在停泵、停电的一刹那,管道系统会有一个很大的水的冲击力,冲击着水泵、阀门和管路,有的可能水击很轻,但有的却很严重,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,在国外工程中我们也遇到过这样的现象。
一、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,就象锤子敲打一样,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。
水锤效应”是指在水管内部,管内壁光滑,水流动白如。
当打开的阀门突然关闭,水流对阀门及管壁,主要是阀门会产生一个压力。
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。
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、水锤效应的危害是什么?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。
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。
水电站的水锤与调节保证计算-PPT课件
水锤的连锁方程
水锤波在水管特性变化处的反射 开度依直线变化的水锤计算 起始开度和关闭规律对水锤的影响 水锤压强沿水管长度的分布 开度变化结束后的水锤现象
浙江水专国家精品课程《水电站》jpkc.zjwchc/sdz
一、直接水锤和间接水锤 1、直接水锤
如果水轮机调节时间Ts≤2L/c,则水库反射波回
上面二式中,因流速V与波速c相比数量较小,故可 忽略和项。
为简化计算,使方程线性化,忽略摩擦阻力的影响。
当x轴改为取阀门端为原点,向上游为正时,方程
可简化为:
H V g x t
H c V t g x
2
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上述基本方程的通解: ΔH=H-H0=F(t-x/c)+f(t+x/c) ΔV=V-V0=-g/c[F(t-x/c)-f(t+x/c)] 注:F和f为两个波函数,其量纲与水头H相同,故可视 为压力波。 F(t-x/c)为逆水流方向移动的压力波,称为逆流波; f(t+x/c)为顺水流方向移动的压力波,称为顺流波。 任何断面任何时刻的水锤压力值等于两个方向相反的压 力波之和;而流速值为两个压力波之差再乘以-g/c。
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Kg /
为声波在水中的传播速度,随水温度和压力
的升高而加大,一般可取为1435m/s。
在缺乏资料的情况下,近似取值为:
露天钢管的水锤波速c≈1000m/s;
埋藏式钢管的水锤波速c≈1200m/s;
钢筋混凝土管可取c≈ 900m/s~1200m/s。
水电站事故引起的负荷变化。水电站可能会各种各 样的事故,可能要求水电站丢弃全部或部分负荷。 这是水电站水锤计算的控制条件。
水锤的发生与防护
水錘的發生與防護燕在華自1996年全國開展300個節水灌溉增產示範縣建設以來,我國噴、微灌節水灌溉工程面積增長速度很快,到1997年底僅噴微灌工程面積已達100多萬hm2。
建設速度快了以後,就不免有的工程未能全按照國家規範要求進行設計、施工和管理,其中較為普遍的問題是大多數工程沒有進行管道的水錘壓力計算工作。
從而給工程留下了嚴重隱患。
因此,有必要將水錘的危害、發生原因和防護辦法做一介紹。
在噴微灌的行業中有兩句警言,那就是「滴灌要防堵,噴灌要防爆」。
這裡所說的防爆,就是對噴灌的地埋管道和水源工程揚水上山的輸水管道,要防止因水錘作用造成管道爆破而損壞工程。
1 什麼是「水錘」由於壓力輸水管道內壓力水的流速急劇變化,而引起管道中水壓力的突然升高或降低,這種現象稱之為水錘。
管道內水壓力的突然升高和降低,主要是由於閘閥開啟、關閉的速度過快,或水泵、電機因事故停電突然停止運轉,使管道內介質的動能在瞬間全部轉變為勢能所造成的。
2 水錘的種類2.1 水錘的種類按水錘產生的原因可分為起動水錘、關閥水錘和停泵水錘,其中以停泵水錘的危害最為嚴重,往往造成管道破裂。
當閥門關閉歷時(T s)≤一個水錘相(M)時稱瞬間關閉,瞬間關閉產生的水錘稱之為直接水錘。
當閥門關閉歷時(T s)>一個水錘相(M)時稱緩慢關閉,緩慢關閉產生的水錘稱為間接水錘。
2.2 水錘的相關參數2.2.1水錘相(M)當壓力管道中發生水錘時,其水錘波在管道中往返傳播一次所需的時間,稱為水錘相,單位以秒(s)計算。
其計算公式為:式中M———水錘相,s;L———管道長度,m;a———水錘波傳播速度,m/s。
2.2.2水錘波傳播速度水錘波的傳播速度與聲波在水中的傳播速度、管道材質的彈性模數、水體的彈性模數、管徑及管壁厚有關。
其計算公式為:當圓形均質管的e/d<1/20時式中a———水錘波傳播速度,m/s;K———水體的彈性模數,P a,K隨水溫和壓力的增大而加大,當水壓小於2.5MPa、水溫為10℃時,K為2.025GPa;E———管道材料的縱向彈性模數,P a,不同材質的E值參見表1。
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。
水锤防护措施的设置课件
在施工过程中,应严格遵守相关规范 和标准,确保施工质量符合要求。
定期对设备进行检查和维护,确保其正常运行
制定定期检查和维护计划,对 设备进行定期检查和维护。
在检查过程中,应注意观察设 备的运行状况,及时发现并处 理潜在的问题。
在维护过程中,应对设备进行 清洁、润滑、紧固等操作,确 保其正常运行。
在使用过程中注意观察和记录数据,及时发现问题并进行 处理
智能化发展
随着科技的不断进步,水锤防护 措施将向智能化方向发展,通过 引入先进的传感技术和数据分析 技术,实现对水锤现象的实时监
测和预警。
多样化防护措施
针对不同类型的水锤现象,将开 发出更多种类的水锤防护措施,
以满足不同管网系统的需求。
绿色环保
未来水锤防护措施将更加注重环 保和节能,采用环保材料和节能
水锤的冲击力可能超过管道的承受能力, 导致管道破裂,从而造成水患和维修困难 。
设备损坏
水压不稳
水锤对阀门、泵等设备也会产生冲击力, 可能会导致设备的损坏,增加维修成本。
水锤现象会导致水压出现不稳定的波动, 影响用户的正常用水。
02
水锤防护措施的重要性
保障管网系统安全稳定运行
水锤发生时会对管网系统产生冲击和振动,可能造成管道破 裂、阀门损坏等问题,影响整个系统的安全稳定运行。采取 水锤防护措施可以有效减轻和避免水锤对管网系统的损害, 保障系统的正常运行。
01
02
03
保障管网系统安全
水锤防护措施能够有效地 防止水锤现象对管网系统 造成的破坏,保障管网系 统的安全稳定运行。
提高ห้องสมุดไป่ตู้水效率
通过合理设置水锤防护措 施,可以减少水锤对供水 设备的影响,提高供水效 率。
常见管道系统水锤与防护
加热器或凝汽器边界的概化
四 长距离输送管道
长距离输送管道
长输系统
特点:低扬程大流量泵,扬程主要用于补偿沿程损失,
额定扬程<100m,一般30~60m,局损可忽略 长管系统必须考虑水和管道的弹性
趋势:大型化、连续化、关系复杂、地形复杂、介质 多样
现象:坡顶负压段空化、坡地管道水柱拉断,水柱弥 合、气锤、启动过程空管
与活页式快速闸门联合运用的实施例
排气
H外江
超驼峰水深
H内湖
与活页式快速闸门联合运用的实施例
H外江
超驼峰水深
H内湖
大型排水泵站
启动水锤
电机(起动力矩)、泵(阻力矩)、流道(流量 与几何扬程)
防止启动扬程(流量小、扬程大)进入马鞍区,同步 电动机的起动投励困难,启动失败危及泵站设备安全
虹吸出水流道,有拍门:抽真空启动(真空破坏 阀) 直管出水流道,无拍门:通气管排气启动
注意局部短管处理,防止时间步长过小计算不经济
水锤防护措施
根据水锤计算结果合理调度 启动充水泵,泵后旁通管 进、排气阀 调压罐(塔)
长输管道地形及水锤计算结果
30 公 里, 31 个 节 点
停泵后计算结果
最高处:长期汽化状态
较低处:初始振荡,正压状态
长距离输油系统
并、串联油泵站系统——泵旁路的计算
C : H p H A B(Qp QA ) RQA | QA |
C : H p H B B(Qp QB ) RQB | QB |
城市供水管网——水锤计算
二、索引(《瞬变流》11章)
定义:一种整型数组,将系统的几何形态和性能按特定数 字型进行描述,使程序能够有效的求解各种边界条件。
常见管道系统水锤与防护
水资源浪费
水锤会导致大量的水资源 流失,给供水系统带来负 担。
环境污染
水锤会导致管道破裂、阀 门损坏等,从而产生污水 泄漏,对环境造成污染。源自03常见的水锤防护措施
缓闭止回阀
缓闭止回阀是一种阀门,用于防止水锤对管道系统的冲击 。当管道中的水流突然停止或减小时,缓闭止回阀可以缓 慢关闭,以减小水锤对管道的冲击力。
智能化水锤防护技术可以大大提高管道系统的安全性和稳定性,减少水锤对管道系统的破坏,并降低 人工维护成本。未来随着传感器、通信和控制技术的发展,智能化水锤防护技术将得到更广泛的应用 。
新型水锤防护材料
新型水锤防护材料是指具有优异力学 性能和耐久性的材料,用于制造管道、 阀门等部件,以提高其抗水锤冲击的 能力。
合理利用资源
在保证安全可靠的前提下,应合 理利用资源,避免浪费,降低工 程成本。
05
水锤防护的未来发展
智能化水锤防护技术
智能化水锤防护技术是指利用先进的传感器、控制技术和算法,实现水锤防护的自动化和智能化。通 过实时监测管道系统的压力、流量等参数,系统能够自动识别和预测水锤发生的风险,并采取相应的 防护措施。
02
水锤产生的原因和影响
水锤产生的原因
突然的流量变化
输水高度变化
在管道系统中,如果突然关闭或开启 阀门、水泵等设备,会导致水流速度 的急剧变化,从而产生水锤现象。
在供水系统中,由于地形高差或水泵 扬程的变化,会导致输水高度发生变 化,从而产生水锤。
流体不稳定性
管道中的流体在正常流动时,如果遇 到阻碍或拐弯,会产生压力波动,当 压力波动过大时,就会形成水锤。
安全可靠的原则
安全防护措施
在设计和施工过程中,应采取必要的安全防护措施,如设置安全阀、压力传感器等,以保障管道系统 的安全运行。
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热水供热网
水锤计算
边界条件
热用户边界:能量方程、连 续方程、孔口方程联立得正、 反向流的孔口方程 (P205~ 206)
水加热器边界:进、出水室 (集中流容)、散热管(当 量管)
热Байду номын сангаас厂供热模型
热电厂供热模型
热水供热网
分析工况
主供水管阀门关闭、设计 缓闭、延迟停泵
主供水管阀门关闭
循环泵突然停泵无旁通管、 有旁通管
补给水泵故障,输水量减 少
断电工况
用户热量减少或增加15%
供热管网模型
热水供热网
计算结果
热水供热网
水锤防护
根据计算结果合理调度 可控缓闭逆止阀 调压罐 进、排气阀
三 循环冷却系统
核电站冷却塔
燃煤电厂工艺流程
火力发电厂冷却系统
循环冷却系统工艺管线
循环冷却系统及配水系统
冷却过程
冷却塔配水喷淋管网
城市供水管网——水锤计算
一、定常系统的解(《瞬变流》11章)
1、管网定常流求解形式
(1)单回路平衡、单节点平衡(利用Hardy Cross法) (2)联立的回路平衡(多回路方程联立) (3)联立的节点平衡(多节点方程联立)
2、计算模型
对不到100根管子的小系统,利用Hardy Cross法——平差 Todini和Pilati(1987)梯度法、Osiadacz(1987)牛顿环
管线高程(m)
10
(800,9) 8
6
4
(9, 2.45)
2
(13.4,0.25) 0
(772.844,0.25)
(809,1.5)
0 -2
200
400
600
800
1000
(820,-3.2)
-4
(980,-3.2)
图2-1 循环水系统管线纵剖图 管线实际长度(m)
计算简图
开式循环水管道系统的简化
计算方法:估算每个管段的初始流量(基于经济V→Q, Qpump用设计值假设),误差导致节点流量不平衡
用特征线法计算恒定流
定常状态下特征线方程第二项为零即可与特征线法统一 管道水头流量仅与常数和边界条件有关,与B无关
C :H p H A B ( Q p Q A ) R A |Q A | C :H p H B B ( Q p Q B ) R B |Q B |
常见管道系统水锤与防护优秀课件
一 城市供水管网
复杂管系水锤与防护
城市供水管网
供水管系:
组成:管道、阀门、调压室、水池(库)、水泵 等元件
水锤计算:特征线法
内外边条:计算各个元件任一时刻的边界条件和每一 管道内计算断面水头和流量
初条:特征线法计算管系恒定流动 关键问题:管线信息图、信息存储方法需灵活简单
外海潮位
2.37 -0.67 -2.62
-6 .9 5
前池
L D
N
1000 5500
-7 .4 5
循环进水管*2
L=36 DN3200
L=2 DN
0 3
2
0
0
-3 .8
-6 .5
-6 .5
BCV Q = 24.31
L=84 D=3200
L = 16.377 n = 49512 h f= 5.8m Q = 47.5m 3/s ? 22.225*0.5m m
1 3 .5
1 3 .5
L=23 D =2000
9 0 *1 R 2 0 0 0 L=27 D =2000 9 0 *1 R 2 0 0 0
单竖井内外分区配水
双竖井日字型内外分 区配水
火电厂 循环冷却系统
冷却塔集水池→进水前池→循环泵房→压力母管→ 凝汽器→循环水回水管→上塔配水管→喷头出口
管线高程
15 13
11 9
7 5 3
1 -1 -3 0 -5
200
400
600
800
管线实际长度
计算简图
火电厂 开式冷却水系统
进水前池→循环泵房→循环水压力母管→凝汽器 (水-水热交换器)→循环水排水沟→排水口
节点迭代法——如何替换迭代节点水压上有所区别
EPANET计算模型
EPANET采用Todini(1987)
梯度法——基于节点水压法的流量修正
原则:事先假定的流量可能不满足节点流量平衡——修正 控制方程:
• 节点水压方程AH=F 、节点流量连续性方程(修正方程)
AH=F:A(N×N)雅可比矩阵 H(N×1)未知节点水头 F( N×1 )节点流量不平衡的修正系数
工况:断电、停泵、关阀、热负荷变化 事故:管道剧烈振动、保温层脱落、补水箱和高位膨
胀管大量冒水、毁坏设备管道、威胁系统安全
发展趋势:
热源单位热容量增加,危险性增加 大管径、长距离的大规模增压泵站系统 大量调节阀、闸板阀增加了系统的复杂性
热水供热网
诱发水锤的常见工况
阀门的正常启闭 正常或事故停泵 泵或阀门的机械故障 一、二级系统流量不匹配,使二级水过热,引起流量
变化、压力波动 空泡形成和溃灭:高温水在管中汽化后向锅炉加水,
水温降低并充满蒸汽管道,诱发空泡溃灭水锤
热水供热网
水锤计算
热网管道系统的索引和编码
水锤基本方程系统气液两相流
边界条件
管道中单泵边界:停泵边界(水头平衡、转动惯量方 程)、启泵边界(水头平衡)
调节阀:正、反向流的孔口方程 管道并串联:管道串联接点、分叉管、短管接头(集中
数据结构(参考)
节点类型:一维数组
• 普通节点、恒压节点、空气阀、阀门或水嘴、水泵……
节支关联:四个一维数组:关联支路编号、支路参考方向 代号、与节点关联的支路数、第一个关联支路编号在编号 数组中的位置——适合复杂管路!
二 城市热水供热网
热水供热网
背景:集中供热系统
系统:热网依靠泵作为传输动力,闸门控制管路流量; 循环管路
城市供水管网——水锤计算
二、索引(《瞬变流》11章)
定义:一种整型数组,将系统的几何形态和性能按特定数
字型进行描述,使程序能够有效的求解各种边界条件。 节点类型的明显特征是:有任意数目的输入和输出管路,
以及一个出流口或水库 编码规则:(±节点编号;±管道数目;±管道1编号;
±在节点处的管道1截面编号;±管道2编号;±在节点 处的管道2截面编号……) →这个索引用来为带有双标号的流量和压头作标记;
城市供水管网——水锤计算
二、索引——节点类型规则
普通节点:节点+,管道数目+ 出口端Q(t)已知:节点+,管道数目水库:节点-,管道数目+ 阀门:节点-,管道数目- ——只能进行简单信息的存储
城市供水管网
大型复杂管网——拓扑学
线性图(有向图):
节点、支路(标明支路参考方向) 支节关联或节支关联