水锤分析及其模拟

王艳

城市水部门，DHI中国

介绍

•水锤是有压管道中的非恒定

流现象。当有压管道中的阀门突然开启、关闭或水泵因故突然停止工作，使水流流速急剧变化，引起管内流速和压强发生大幅度交替升降。这种水流现象叫作水锤。

什么是水锤？

•压强升高过大，导致管路因强度不够而破裂；

水锤的危害

•负压过大容易发生气蚀，水泵运行产生振动；•压强的波动造成机组运行不稳定，供电质量下降。

水锤的特点

•整个变化过程是很快的；

•以弹性波的形式沿管道传播，水锤波将逐渐衰减；•发生波的反射。

•延长阀门或水泵关闭或开启的时间；•安装排气阀或气室；•设置调压室；•减小管道中的流速•……

水锤的防护措施

DHI为供水系统中的水锤提供以下解决方案：

•阀门的启闭

•设计气室的大小

•断电事故分析

•供水系统水源切换

•排气阀优化布置

•……

以上解决方案可以有效降低水锤产生的过大压力，防止压力过低发生气

蚀，降低水锤对管道造成的危害

案例分析

•关阀水锤

•水源切换

•水泵断电事故•气室设计

•排气阀优化布置

案例二：挪威水锤项目——水泵故障

输水干管梅尔许斯（挪威）供水系统，转输流

量50L/s 特隆赫姆（挪威）供水系统，转输流

量750L/s

泵站水泵发生故障

案例二：挪威水锤项目——水泵故障分析管路压力的变化情况

案例二：挪威水锤项目——水泵故障

在输水干管末端加一个80m3气室，再次分析压力变化情况

案例三：Ollgaard项目——排气阀优化布置

案例：上图为一输水系统，沿线布置了若干排气阀，分析加排

气阀前后压力的变化情况

案例三：Ollgaard项目——排气阀优化布置加排气阀前、后，最高点压力时间序列对比

案例三：Ollgaard项目——排气阀优化布置没有加排气阀，纵剖面图压力变化情况

案例三：Ollgaard项目——排气阀优化布置加排气阀后，纵剖面图压力变化情况

总结

DHI针对各类水锤问题提出有效的解决方案，具有比较明显的咨询优势，如：

•分析关阀水锤，提供关阀建议；

•提供水源切换时的关阀方案；

•分析水泵断电事故时压力对管路的影响；

•通过设计气室，避免管道产生过高或过低的压力

•通过优化排气阀的布置，避免关阀产生强烈水锤

谢谢！