什么叫作水击

１．什么叫作水击？

２．水击时伴随什么样的现象？

３．在收发油作业过程式中，有那些操作会引起水击？

４．给生产和设备带来什么样的危害？

５．防止和减少水击有哪些措施方法？

２．1 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。

３．水击压力计算公式

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2

a－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）

水击主要原因为疏水不利，还有在设计蒸汽管网的时候，考虑的输送能力问题。

一般水锤现象出现在管道疏水端附近及长输管线的末端。

管道疏水设计的考虑不足，比如疏水管径过小，疏水阀形式选择不利都有可能造成水锤。管道末端由于输送能力不足，末端全是冷凝水了，很容易产生水锤。

水击基本方程的改进

摘要

本文首先指出了当前用于水击计算的数学模型中的连续性方程式在恒定流时不能成立的问题并通过进一

步的理论推导得到了新的水击波速计算公式和新的连续性方程新的水击波速计算公式表明水击波速并非是一

个常量它的大小随流体动能沿程变化率与压强势能沿程变化率之比的变化而变化同时也随管道断面相对变化

量与压强相对变化量之比的变化而变化新的连续性方程改善了老方程存在的不合理现象本文还通过对水击

现象的计算比较进一步说明了老方程的确存在不合理现象而新方程的计算结果是合理的最后分析指出了当

前用于水击计算的连续性方程式在恒定流时不能成立的原因所在

二、水击计算的基本公式

1、水击压力

由于液流速度的瞬时变化所引起的初始水击压力值(压力增值)可按下式计算

（5-4-1）

式中ΔP——-由于液流速度的瞬时变化所引起的初始水击压力，Pa；

ρ——-液体的密度，kg/m3；

a——水击波在该管道中的传播速度，m/s；

v0——正常输油时液体流速，m/s；

v--一突然改变后的液体流速，m/s。

如阀门突然全部关闭，液体的流速立即降为零，此时的初始水击压力值为

(5-4-2)

用公式(5-4-1)、(5-4-2)可得出流速突然减小或突然降为零时所引起的压力增值。如起始流速突然增大，则可得出相应的压力降低值。

2、水击波的传播速度

水击波的传播速度a可按下式计算

(5-4-3)

式中 a——压力波的传播速度，m/s；

E-——管材弹性模量，Pa；

D——管道内径，m；

δ——管壁厚度，m；

ρ——液体密度，kg/m3；

k——液体的体积弹性系数，Pa；

C1——管子的约束系数，取决于管子的约束条件：一端固定，另一端自由伸缩，C1=1-μ/2；管子无轴向位移(埋地管段)，C1=1-μ2；管子轴向可自由伸缩(如承插式接头连接)，C1=1；μ——管材的泊松系数。

表5-4-1 常用材料的弹性模量和泊松系数

名称E×l09/Pa μ名称E×l09/Pa μ

钢206.9 ≈0.30聚氯乙烯 2.76 ≈0.45

铜110.3 ≈0.36石棉水泥≈23.4≈0.30

铝72.4 ≈0.33混凝土30～107.8 0.08～0.18

球墨铸铁165.5 ≈0.28橡胶≈0.07≈0.45

表5-4-2 几种液体的体积弹性系数

液体名称体积弹性系数，×105/Pa

20℃30℃40℃50℃90℃

水

丙烷

丁烷

汽油

煤油

润滑油23900

1760

3560

9160

13600

15600

1370

3020 22150

1040

2510

12050

715

2130

7600

13800 21750

原油

15℃密度0.83

15℃密度0.90 7℃

15300

19200 21℃

13500

17350 38℃

12250

15600

对于一般的钢质管道，压力波在油品中的传播速度大约为1000 m/s～1200m/s，在水中的传播速度大约为1200m/s～1400m/s。