工业管道系统的水锤及其防护措施
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。
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
建筑工程压力管道水锤及防范措施
建筑工程压力管道水锤及防范措施【摘要】建筑工程压力管道在运行时，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,而发生水锤或叫水击现象,水锤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，建筑工程汽（水）压力管道如果发生水锤，会直接影响汽（水）压力管道系统的安全运行。
如何保证汽（水）压力管道的安全稳定运行，对水锤现象进行了分析和探讨,提出了预防压力管道水锤的方法和措施,防止水锤现象发生，对建筑工程汽（水）压力管道有着重要意义。
【关键词】建筑工程；压力管道；水锤；防范措施1水锤的具体表现及其特征1.1液体管道水锤现象及其特征在压力管道中，在某些外部因素的作用下（如启动泵、停止泵和开、关阀门过快），液体的流速急剧变化，导致管道中的液体压力发生显著、反复和快速的变化。
由于压力流的惯性，会产生水流冲击波，就像锤击一样。
这种现象被称为水锤。
水锤引起的管道压力升高可能超过管道正常工作压力的几十到几百倍，导致管壁产生巨大应力。
压力的反复变化会引起管道和设备的振动，造成管道、管件和设备的损坏，甚至造成管道爆裂等事故。
如果出现负水锤，管道中的压力会降低。
如果压力降得太低，可能会导致管道内出现真空，从而在外部压力的作用下使管道变平。
1.2蒸汽管道水锤的现象及其特征当蒸汽管道发生水锤时，管道系统将发生振动，管道、支（吊架）和穿墙管道将发生振动。
水锤越大，振动越大；运行时，供暖或排水不足的管道会发出多阶段的“砰砰”声；蒸汽带水进入管道时，经常发出类似空袭警报声的连续尖叫声；停炉后蒸汽管道发出尖锐的金属敲击声。
当管道系统的蒸汽带水进入管道时，如果管道系统有法兰连接，则管道的法兰接头处容易产生蒸汽。
水锤严重时，法兰垫被冲掉，导致大量蒸汽泄漏。
2.水锤产生的原因由于液体存在惯性和可压缩性，管道是弹性材料，当打开的阀门突然关闭，液体对阀门及管壁，主要是对阀门会产生一个压力。
由于管壁光滑，后续液体在惯性的作用下，不断的压缩前方液体，液体把压力传递给阀门和管壁。
水锤现象及解决方案
水锤现象及解决方案概述水锤是一种在管道系统中常见的液压冲击现象，其产生的原因是由于管道中液体流动速度的突变而导致的液体冲击。
水锤现象在工业领域中具有广泛的应用和影响，它可能会导致管道系统的破裂、设备的损坏以及安全事故的发生。
因此，了解水锤现象的机制以及相应的解决方案非常重要。
水锤现象的原理水锤现象的产生是由于管道中流体的突然停止或改变流动方向所引起的。
当流体突然停止或改变方向时，它具有惯性，会继续向前运动。
这将导致压力的快速增加，形成一个冲击波。
这个冲击波将沿着管道传播，并引起管道壁面的振动和应力的集中。
水锤现象对管道系统的影响1.声音和振动：水锤引起的冲击波会在管道系统中产生噪音和振动，影响设备和工作环境的稳定性。
2.管道的破坏：水锤可以导致管道系统的破裂、弯曲或挤压，进而导致泄漏和损坏。
3.设备故障和损坏：冲击波对连接在管道上的设备会产生额外的应力，可能导致设备的损坏和故障。
4.安全隐患：水锤引起的管道破裂和设备故障可能导致液体泄漏，造成员工和设备的安全隐患。
水锤现象的解决方案为了解决水锤现象带来的负面影响，需要采取以下解决方案：1. 装置缓冲器安装装置缓冲器是减轻水锤冲击力的一种常见方法。
这种装置可以通过提供可压缩空间来吸收冲击波的能量，起到缓冲的作用。
装置缓冲器可以是气室或软质管道，它们能够降低水锤引起的压力变化，并减少对管道系统和设备的应力影响。
2. 安全阀和减压阀安装安全阀和减压阀能够有效地控制和调节管道系统中的压力。
这些阀门可以在压力超过安全范围时打开，释放过剩的压力，并保持系统压力稳定。
通过安装这些阀门，可以减少水锤现象的发生和影响。
3. 管道设计和施工合理的管道设计和施工是预防水锤的关键。
在设计和施工过程中，需要考虑流体的速度和流动方向的变化，采取合适的管道直径和角度，避免突然的流动变化。
此外，管道的支撑和固定也需要合理安排，以减少振动和应力的集中。
4. 定期检查和维护定期检查和维护管道系统是预防水锤现象的重要措施。
常见管道系统水锤与防护
热电厂供热模型
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
发生水锤原因
正常起停泵、机组不稳定运行、动力故障、调节流量、 中间站运行参数变化、站内发生回流、线路分流和急 流、安全阀启闭
中芯国际至长江排水管——长距离输送管
长距离输送管道
水锤分析目的及注意事项
模拟管网瞬态水力情况
鉴别管道、设备是否安全 确定进、排气阀及其他防护措施的布置和尺寸
常见管道系统水锤与防护
城市供水管网 城市热水供热网 工业循环冷却系统 长距离输送（水、油、气）管网 城镇大型排水泵站
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
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。
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。
防水锤措施
防水锤措施1. 概述防水锤措施是指采取一系列预防措施，确保在水体作用下，工程或建筑物的结构、设备和材料不受水分侵害或损坏的措施。
本文将介绍一些建筑工程中常用的防水锤措施。
2. 防水原理防水锤措施的设计应基于以下几个原理：2.1. 屏水原理屏水原理是指通过某种结构或材料形成阻水层，阻止水分进入结构或设备内部。
这可以通过使用防水薄膜、防水涂料等材料来实现。
屏水原理适用于建筑物的地下室、地下管道等部位的防水。
2.2. 排水原理排水原理是指通过设计合理的排水系统，将积聚在建筑物上部的水分迅速排除，减少水分对建筑物和结构的影响。
常见的排水原理包括设置雨水管道、排水沟、斜坡等。
排水原理适用于屋顶、露台、庭院等区域的防水。
2.3. 隔湿原理隔湿原理是指利用隔湿材料将水分与建筑物分开，防止水分渗透进入建筑物的内部空间。
隔湿原理常用于卫生间、厨房等湿度较高的环境。
3. 常用防水锤措施3.1. 防水薄膜防水薄膜是一种常用的防水锤措施。
它可以覆盖在建筑物或构件的表面，形成一个阻水层，有效防止水分渗透。
防水薄膜通常由聚合物材料制成，具有良好的抗水性和耐久性。
3.2. 防水涂料防水涂料是一种将涂料涂布在建筑物表面形成防水层的措施。
防水涂料可以随着建筑物的表面变化而伸缩，具有良好的耐久性和耐候性。
防水涂料通常适用于屋面、地下室等区域的防水处理。
3.3. 排水系统排水系统是指通过设置合理的雨水管道、排水沟、地面铺设的斜坡等设施，将积聚在建筑物上部的雨水迅速排除。
排水系统的设计要考虑到建筑物周围地势、雨水的流量等因素，确保排水畅通、有效。
3.4. 隔湿材料隔湿材料是一种能够阻止水分渗透的材料。
隔湿材料可以用于墙体、地板等部位，将水分与建筑物分隔开来。
常见的隔湿材料包括防潮地板、湿度调节剂等。
4. 防水锤措施的应用防水锤措施的应用范围广泛，适用于各种建筑和工程项目。
以下是一些常见的应用场景：•地下室和地下管道的防水处理。
•防水屋面和阳台的设计与施工。
水锤及防护措施
水锤及防护措 施
目录
01. 水锤现象 02. 水锤防护措施 03. 水锤防护案例
水锤现象
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#2023
水锤产生的原因
01
阀门突然 关闭或开 启
02
管道中水 流速度突 然变化
03
水泵突然 停止或启 动
01
02
03
04
水锤的预防
01
合理设计管道 系统，避免急 弯、急缩等容 易产生水锤现 象的部位。
02
采用缓闭式阀 门，减缓水流 速度，降低水 锤压力。
03
安装水锤消除 器，通过泄压、 缓冲等方式消 除水锤现象。
04
定期检查和维 护管道系统， 确保管道、阀 门等设备的完 好性。
水锤防护措施
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02
安装位置：安装在容易产生水锤的管道上
03
安装方法：按照产品说明书进行安装
04
维护保养：定期检查和更换泄压阀和缓冲阀、安全阀等
设备，降低水锤压力
03
合理布置管道，避免急
弯和直角转弯
02
采用柔性连接，降低管
道振动和噪音
01
合理选择管径和壁厚，
避免过大或过小
#2023
控制阀门开关速度
01
01
控制阀门开关速度可以减少水锤 现象的发生
02
02
采用缓闭式阀门可以降低水锤压 力
03
03
采用快速关闭阀门可以减少水锤 现象的影响
04
管道水锤防治设计小结
管道水锤防治设计水锤的概述水锤是一种出现于水或其他液体在输送过程中，由流体速度发生剧变产生的压力而造成的水力撞击现象，因此也被称作为水击。
从实质上来讲，水锤现象其实就是两种不同运动状态在形成对立统一时，“水”这一液体充分发挥了其可压缩性及惯性两大显著特征，使水力在运动状态中迅速达到最大，从而产生破坏作用。
水锤的危害水锤发生时虽然持续时间通常较短，但其造成的危害却无法估计，特别是在水锤发生伴有水柱分离时，带来的破坏力更加严重。
若在输水管路中出现水锤现象，将会使该管道内压强迅速升高，从而带来以下危害：①输水管道被高压所影响开始出现强烈，管道接口处由于无法承受高压而断开，从而使阀门遭到破坏。
在此情况下，管道接口若是未断开，输水管最终将出现爆管事故。
②水锤将会使正常的水泵出现反转，从而使泵房内的设备及管道遭到破坏，最终导致管道内水源淹没泵房。
③输水管道在水流与气压的双重逼迫下，有可能会出现管道爆炸现象。
此现象一旦发生，轻者影响人们生产及生活用户，重则造成操作人员的伤亡。
由此看出，水锤带来的危害比想像中更为严重，当务之急还需加强对水锤防护对策的研究。
水锤的防治一般来说，控制关开阀水锤和启动水锤相对容易，对泵站的危害性较小，采用传统经验布置以快速排气为主要功能的普通空气阀就是针对此类水锤的控制。
而停泵水锤是突发性的，防护难度大，采用普通空气阀无法控制停泵水锤，若防护措施不当将对泵站及管线的危害性大。
所以停泵水锤的防护是水锤防治的重点。
本工程中输水管道管径大、重要性高，可以预见，如果该系统发生突然停泵，必然产生对管道危害极大的断流弥合水锤。
因此，水锤的计算及防治设计是本工程的一大重点。
参考《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规程》（CECS193：2005）常用的水锤防护措施，拟采用如下水锤防护措施：（1）加压泵站内设置水锤消除器避免水锤问题对泵房产生损害。
（2）采用复合式高速进排气阀消除水锤不利影响；鉴于空气阀（吸气排气阀）在保证长距离输水管道安全运行中起到的重要作用，在管线每个较明显的局部隆起点均设置有空气阀。
长距离重力输水管道关阀水锤防护措施总结
2019年第6期2.2.1准备工作过热器、蒸发器、省煤器安装前，要在预制场内搭设钢平台，逐片对吊挂管、一、二次过热器、光管蒸发器、鳍片蒸发器、省煤器在平台上进行校验、通球、水压试验。
通球试验采用钢球、钢球直径要满足规范要求。
通球、试压完毕后及时吹干并用管帽及时封闭管口。
2.2.2吊挂管安装先将吊挂管支撑梁按图纸要求就位，并固定牢固，按图纸设计要求在支撑梁上划线，将吊顶管按划线位置逐根就位、焊接。
2.2.3过热器的安装由于管排整体强度较低，为了便于安装，防止管排在吊装过程中二次变形。
在吊装时采用专用卡具固定，防止安装时造成受力弯曲。
吊装时，采用5t 卷扬机与25吨汽车吊配合安装，吊车将过热器片吊装至锅炉东侧后，5t 卷扬机从炉内将过热器片上部吊装就位。
由于管排有管接头，需要穿出后墙水冷壁，根据现场条件，过热器吊装至安装高度后，用麻绳或铁丝绑扎管口，将管口牵引至后墙水冷壁预留口处，管排就位后，要立即对口焊接，依次逐片安装。
2.2.4蒸发器安装蒸发器分光管蒸发器、鳍片蒸发器两种，吊装时采用与过热器相似的吊装方法。
由于过热器安装就位后，拆除过热器吊装用临时滑轮组吊装梁，将临时吊装梁焊接与光管蒸发器顶部，离过热器底部间距大于300mm ，焊接完毕后，将光管蒸发器依次吊装就位，并及时焊接。
2.2.5省煤器安装在进行省煤器安装前，必须将锅炉前墙水冷壁吊装就位。
就位后，安装省煤器吊挂横梁，安装时要复测标高，确保安装精度。
将省煤器按上述方法依次、逐片吊装就位。
就位后，及时将吊耳销轴安装就位，并按图纸要求固定。
2.3.6集箱安装由于锅炉系统处于全吊挂状态，为了保证集箱在对口时不发生位移，在集箱找正就位后，用型钢做临时固定框，将集箱固定在钢柱上固定框要生根于框架上。
2.4水压试验水压试验要根据《电力建设施工技术规范》规定进行，试压方案要经过审批，升压速率必须符合规范要求，试验用水须采用合格的除盐水，水质、水温应符合设备技术文件规定，《电力基本建设热力设备化学监督导则》、《电站锅炉压力容器检验规程》、《电力工业锅炉压力容器监察规程》有关规定执行。
防止水锤措施
防止水锤措施1. 简介在管道系统中，由于液体运动时产生的压力变化，会产生一种称为水锤现象的不稳定压力波动。
水锤现象可能导致管道破裂、阀门损坏以及设备故障等问题。
为了避免这些问题的发生，采取相应的防止水锤措施十分必要。
本文将介绍常见的防止水锤措施，以及它们的原理和适用情况。
2. 措施一：增加缓冲容器缓冲容器是一种能够吸收水锤冲击力的设备。
当液体运动产生压力变化时，缓冲容器能够通过吸收和释放压力，平稳地调节管道系统中的压力。
缓冲容器的原理是利用其内部的气囊或弹簧来吸收压力冲击。
当液体压力上升时，气囊或弹簧可以膨胀吸收冲击力；当液体压力下降时，它们可以收缩释放储存的能量。
缓冲容器通常适用于液体流速较高、波动较剧烈的系统，如给水系统、工业管道等。
3. 措施二：安装减压阀减压阀可以通过调节管道系统中的压力来防止水锤现象的发生。
减压阀的工作原理是将高压的液体通过阀门调节为较低的稳定压力。
当液体压力超过设定值时，减压阀会打开，将多余的液体释放到低压区域。
这样可以避免压力过大而导致的水锤现象。
减压阀适用于流量波动较小、但存在局部压力过高的系统，如供水系统的末端或者管道换向处。
4. 措施三：使用节流装置节流装置是一种可以限制流体速度和降低压力的设备。
通过使用节流装置，可以减缓液体运动的速度，避免产生压力波动。
节流装置的原理是通过改变管道截面积或者增加管道的阻力，从而降低液体的速度和压力。
常见的节流装置包括节流孔、节流阀等。
使用节流装置可以降低液体流速，减少水锤现象的发生。
但需要注意的是，过度使用节流装置可能会引起管道压力的过低或者阻塞问题。
5. 措施四：增加减震装置减震装置是一种可以吸收水锤冲击力的设备。
它通常由垫片、弹簧或者软管组成，能够在液体运动时减缓压力变化。
减震装置通过吸收和释放压力，减少水锤现象对管道系统的影响。
它可以在管道系统中的关键位置（如泵站、阀门等）安装，起到减缓压力冲击的作用。
减震装置在许多类型的管道系统中都可以使用，特别是那些波动明显、流速较大的系统。
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。
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。
二次水锤防护原理
二次水锤防护原理
二次水锤是指在管道中液体流动时，由于流速的突然变化或流动的突然停止，引起压力的突然变化，从而产生的一种瞬时的水锤现象。
二次水锤对管道系统和设备设施可能造成严重的损坏，因此需要进行防护。
二次水锤防护原理主要包括以下几个方面：
1. 减缓液体流速变化：通过采用减速装置，如膨胀节、蓄能器等，能够减缓液体流速的变化，从而减小水锤的产生。
2. 缓冲液体压力变化：在管道系统中设置缓冲器，如减压阀、液体柱塔等，能够缓冲液体压力的变化，防止水锤的发生。
3. 增加阀门关闭时间：在关闭阀门时，可以采用缓慢关闭或预先设置关闭时间延迟的控制方式，减小液体流速的突变，从而减小水锤的产生。
4. 增加管道强度：通过增加管道的强度和刚度，能够减小管道的振动和变形，从而减小水锤的影响。
5. 合理设计管道系统：在管道系统的设计中，合理设置阀门、泵站等设备的位置和数量，减小液体流速的变化，从而防止水锤的发生。
二次水锤防护原理主要是通过减缓液体流速变化、缓冲液体压力变化、增加阀门关闭时间、增加管道强度和合理设计管道系统等方式
来防止二次水锤的产生。
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。
水锤的工作原理
水锤的工作原理水锤是指在液体流动管道中，当管道中的液体流动突然停止或改变时，液体惯性作用产生的冲击波。
这种冲击波会导致管道产生压力冲击，从而对管道和相关设备造成损坏。
水锤现象在日常生活和工业生产中频繁发生，对我们的生活和社会都有一定的影响。
本文将详细介绍水锤的工作原理，包括形成过程、产生原因以及可能带来的危害，并提出一些预防措施。
一、水锤形成过程1. 流体管道中的液体流动突然停止或改变方向；2. 液体的运动状态由流动变为静止，导致液体惯性作用产生；3. 惯性作用产生的冲击波在管道中传播；4. 冲击波反复反射，形成连续的压力波。
二、水锤的产生原因1. 阀门或闸门的突然关闭：阀门或闸门的关闭速度过快，液体无法迅速停止流动，导致产生水锤；2. 泵的突然停止运行：泵的停机速度过快，泵内的液体惯性作用产生冲击波，引发水锤；3. 压力传感器的突然故障：压力传感器故障使得控制系统无法及时调整管道中的液体流量，导致水锤现象；4. 管道设计不合理：管道设计中的过渡段、弯管过多等因素，可能导致流体流动的突变，促使水锤产生。
三、水锤可能带来的危害1. 管道震动和噪音：水锤时管道会受到冲击力的作用，产生震动和噪音，给生活和工作带来不便；2. 管道损坏和破裂：水锤会产生大量的冲击力，对管道和连接件造成损坏或破裂，引发泄漏事故；3. 设备故障和失效：水锤可能导致设备过载、轴承损坏、密封失效等问题，短期或长期会减少设备寿命；4. 能源浪费：由于水锤会产生大量的能量损失，导致系统能源的浪费。
四、预防水锤的措施1. 合理设计管道：管道设计中应避免急转弯、过渡段过长等问题，减小液体流动的突变，降低水锤的发生概率；2. 安装缓冲装置：在流体管道中设置缓冲罐、减压阀等缓冲装置，减小水锤的冲击力；3. 控制阀门和闸门的关闭速度：关闭阀门或闸门时，控制关闭速度，减少液体停止流动时的惯性作用；4. 检修设备传感器：定期检修和维护压力传感器等设备，确保其正常工作，及时调整管道中的液体流量；5. 实施流量控制：通过控制系统实时监测和控制管道内的液体流量，避免水锤的发生。
机泵系统水锤和气蚀的预防与控制
机泵系统水锤和气蚀的预防与控制机泵系统是工业生产中常用的一种输送介质的设备，它的运行过程中可能会出现水锤和气蚀等问题。
本文将从预防和控制水锤和气蚀两个方面进行讨论。
一、水锤的预防与控制水锤是机泵系统中常见的问题之一，它在系统启动、停机或运行过程中产生巨大的压力波动，严重时可能导致管道破裂、设备损坏等后果。
下面是预防和控制水锤的几种方法：1.增设减压阀：在机泵系统中增设减压阀是一种常见的控制水锤的方法。
减压阀能够使得流体在系统中保持稳定的压力，降低水锤的发生概率。
2.使用软接头和减振器：在机泵系统中安装软接头和减振器是一种有效的水锤控制措施。
软接头能够吸收管道运行中的振动，减少压力波动的产生；减振器则能够减小系统中的冲击力，进一步降低水锤的风险。
3.调整阀门开关速度：机泵系统中的阀门开关速度过快也是水锤的原因之一。
因此，在操作时要注意适当调整阀门的开关速度，以减少流体的冲击力。
二、气蚀的预防与控制气蚀是机泵系统中另一个常见问题，它指的是在机泵工作时，由于液体中含气量过高，气体在高压区域突然释放，引起局部真空情况，造成设备磨损、效率降低等问题。
以下是一些预防和控制气蚀的方法：1.改善进气条件：对于机泵系统而言，改善进气条件是预防气蚀的关键措施之一。
可以通过调整进气道的设计和安装过滤器等方式，减少气体的混入。
2.增加水压：通过增加机泵系统的水压，可以使液体饱和，减少气体的涌出。
这种方法通常需要在系统设计和运行时进行，注意控制水压不要超过设备承受范围。
3.增加系统冷却：在机泵系统中增加冷却设备，可以有效地降低液体温度，减少气蚀的发生。
特别是在高温环境下，冷却装置的使用尤为重要。
结论机泵系统中的水锤和气蚀是常见的问题，但通过采取适当的预防和控制措施，可以有效地降低其风险。
增设减压阀、使用软接头和减振器、调整阀门开关速度等方法可以预防和控制水锤的发生；改善进气条件、增加水压、增加系统冷却等方法可以预防和控制气蚀的发生。
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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霍
工业管道 系统 的水锤及 其 防护措施
温 丙奎
（ 嘉应 学 院 化 学 与环 境 学院 ，广 东 梅 州 ５４ １） １０５
【 要】 摘 简单介绍了工业管道系统中水锤的现象、起因及危害 ，阐述了设计及运行管理 中常用的水锤防护措施。重点在于具体分析 了几种常 见工业管道系统中容易出现的水锤 问题 ，并提出各系统水锤 问题的有效的防治措施，对设计者和运行管理人员具有一定的参考意义。 【 词］ｚ 管道 系统 ；水 锤 ；防 护措 施 关键 ａ业 【 图分 类号］Ｈ 中 Ｔ ［ 文献标 识 码１ Ａ 【 文章编 号 １ ０ 一８ ５２ １）４０９—２ １ ７ｌ６（０００ １９０ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｈ ｎ ｍｅ ｏ ， ｒｇｎｓａ ｄ ｈ ｒ ｆｗａ ｅ ａ ｓｒ ｃ ： ｅ ｐ ｅ ｏ ｎ ｎ ｏ ｉ ｉ ｎ ａ ｍｓ ｏ ｔ ｒｈ ｍｍｅ ｎ ｉ ｄ ｓｒａ ｉ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｓｍｐ ｙ ｒｉ ｎ ｕ ｔｉｌｐ ｐ ｎ ｙ ｔｍｓ ｗｅ ｅ ｉ ｔ ｕ ｅ ｉ ｌ．Ｃｏ ｏ ｍｍｏ ａ ｕ ｅ ｏ ｔ ｒｈ ｍｍｅ ｎ ｍｅ ｓ ｒ ｓｆ ｒ ｗａｅ ａ ｒ ｐ ｏ ｅ ｔ ｎ ｗｅｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｔｒｈ ｍｍ ｅ ｒ ｂ ｅ ａ ｙ ｔ ｐ ｅ ｒｉ ｏ ｏ ｒ ｔｃｉ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ．Ｔ ｅ ｋ ｙ ｗａ ｈ ｔ ｗａ ｅ ａ ｏ ｒｐ ｏ ｌ ｍｓ ｅ ｓ ｏ ａ ｐ ａ ｎ ｓ ｍｅ ｃ ｍｍｏ ｎ ｕ ｔｉｌｐ ｐ ｎ ｙ ｔ ｍｓ ｗｅ ｅ ａ ａｙ ｅ ｏ ｃ ｅｅ ｙ ａ ｄ ｎ ｉ ｄ ｓｒａ ｉ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ ｃ ｎ ｒ ｔ ｌ ｎ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ．Ｅｆｅ ｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ｆ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔｎ ｎ ｏ ｔｏ ｌ ｇ ｔ ｅ ｅ ｑ ｅ ｔ ｎ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄ ｅ ｐ ｃ ｉ ｅｙ ｆ ｃｉ ａ ｕ ｅ ｒ ｖ ｎ ｉ ｇ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｈ ｓ ｕ ｓｉ ｓ ｗｅ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ，ｗｈ ｃ ａ ｅ ｔｉ ｅ ｅｅ ｃ ｉ ｎ ｆ ａ ｃ ｏ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ｓａ ｄ ｔ ｅ ｖ ｏ ｉ ｏ ｉｈ ｈ ｄ ｃ ｒａ ｎ ｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｓｇ ｉ ｃ ｎ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｒ ｎ ｈ ｉ
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Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄ ： ｎ ｕ ｔｉｌ ｉ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｓ ｗａ ｅ ａ ｍ ｅ ； ｐ ｏ ｅ ｔ ｅｍ ｅ ｓ ｒ ｓ ｙ ｒ ｓ ｉｄ ｓｒ ｐｎ ｙｔｍ ； ａｐ ｔｒｈ ｍ ｒ ｒ ｔ ｃｉ ａ ｕ ｅ ｖ
工 业管道一 般采 用压力输 水的形式 。 输水过程 中 ， 因某种 原 因，如发 生事故停泵 、阀 门快速 关闭等，使得压 力管道 中流 体速度 发生剧烈变化 引起动量转换 ， 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 叫做水锤 ｌ Ｊ 按其起 因， ｌ。 可分为启动 、 关阀和停泵水锤 ， 中停泵水锤 危害最为严重ｌ。 其 ｊ Ｊ 近年来 ， 工业管道 系统 的水锤 事故在我 国各地均有发 生， 造成 的结果轻则水管破 裂，止回阀被打坏大量漏水 ， 导致暂 时供水 中断事故 ；重则酿成泵站淹毁 ，泵船沉没 ，甚至造成操作人 员 伤亡等 。因此 ， 考虑工业管道 系统水锤 的防护具有非常重要 的 意义 。 文章在 归纳常 用的水锤 防护措 施的基础上 ， 具体分析 了几 种常见工业管道系统 中容易 出现 的水锤 问题 ， 并提 出各 自水锤 问题 这种类型 的有停 泵水 锤消 除器 、防爆膜 、设置旁通管 以及取消止 回阀等 。 （） ４其他类型 。如选 用转动惯量大 的水泵机组 或增装惯性 飞轮 、在较长 的输 水管路中增设止 回阀等 。
２２ 运 行管 理方 面 ．
国内外不少重 大 的水锤 事故是 因对设备 维修不善 或失误 操作 引起 。 为此 ， 运行管理及 操作 人员应增加安全运行方面的 知识 、做好设备 的 日常 维护 工作 、严格 按照运行规程进行操作 等 ，如 ： ２２１保证 水泵系统设备完好 ．． 机组正常启停机前 ， 操作 人员应在 熟练技术人员 的监护下 进行 现场检查 ， 确保水泵系统设备 完好 ， 监控系统显示机组 待 已满足开停机条件后 方可按 正常 开停 机程序开停机 ； 正常运行 期 间机 电检修人员应实 时维护机 电设 备 ， 操作人 员应 定时做现 场巡 检 ，及时查看、分析监控 系统报警记录和相关运行参数 。 ２２２ 优 化 输 水 系统 ．． 适当增加靠近泵 出口阀附近 的管道强度 ， 易发生水锤现 在 象 的部位增加支撑 以减小共振 、 增强系统薄弱点 抗水 锤危害能 力。此外 ，进行取水 口清淤 、建筑结 构加固补修等技术改造 ，
Ｗ ａ ｅ ａ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｅ ｔｏ ｅ ｓ ｅ ｆＩ ｔ ｒＨ ｍ ｒａ ｄ Ｉ ｓＰｒ ｔ ｃｉ ｎ Ｍ ａ ｕｒ ｓｏ ｎｄｕ ｔ ｉ ｌ ｐ ｎ ｙｓｅ ｓ ｓ ｒａ ｉ ｇ Ｓ ｔ ｍ Ｐｉ
Ｗ ｅ ｎ ｋｕ ｎ Ｂｉ ｇ ｉ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｈ ｍｉｒ ｎ ｎ ｉ ｎ ｎ，ｉ ｉｇ ｉｅｓ ｙ Ｍｅｚ ｏ １ ０ Ｃ ｉａ Ｓ ｈ ｏ ｅ ｓ ｙａ ｄＥ ｖｒ ｍｅ ｔＪａ ｎ ｖ ｒｉ ， ｉ ｕ５ ， ｈｎ ） ｏＣ ｔ ｏ ｙ Ｕｎ ｔ ｈ １ ４ ５