常见管道系统水锤与防护
水锤防护措施的设置
定义
缓闭止回阀是指在水锤防护工程 中，通过控制阀门关闭速度来减
轻水锤冲击的设备。
工作原理
缓闭止回阀通常采用活塞式或膜 片式结构，通过调节阀瓣的开启 和关闭速度，使水流缓慢停止，
从而减轻水锤压力。
应用场景
缓闭止回阀常用于水泵出口、水 轮机进口等需要防止水锤冲击的
场合。
调压阀
定义
调压阀是一种可以调节进 口压力的阀门，用于稳定 水泵或管路中的压力波动 。
使用阀门状态传感器和仪表， 对阀门的开关状态进行实时监 测。
06
工程案例分析
案例一：未设置水锤防护措施的后果
01
设备损坏
未设置水锤防护措施会导致水锤现象的产生，引起管道和设备的震动、
噪音和压力波动，长期下来会导致设备疲劳、磨损甚至损坏。
02Βιβλιοθήκη 能耗增加水锤现象会导致泵站和管道系统的能耗增加，影响系统的效率和经济性
记录压力变化，及时 发现异常压力，采取 相应措施。
液位监测
监测水箱或水池中的液位变化， 预防水锤的发生。
记录液位变化，及时发现异常液 位，采取相应措施。
使用液位传感器和仪表，对水箱 或水池中的液位进行实时监测。
阀门状态监测
监测水系统中阀门的开关状态 ，以预防水锤的发生。
记录阀门的开关状态，及时发 现异常状态，采取相应措施。
感谢观看
工作原理
调压阀通过活塞或膜片控 制阀瓣的开启和关闭，使 水泵或管路中的压力保持 稳定。
应用场景
调压阀常用于水泵进口、 水轮机出口等需要稳定压 力的场合。
超压泄压阀
定义
超压泄压阀是一种安全阀，当管道内的压力超过设定值时会自动开 启，释放多余的压力。
工作原理
水锤的产生及有效规避
水锤的产生及有效规避水锤是指管道中流体突然关闭或改变流速时引起的液体压力急剧变化现象。
水锤可以对管道和设备造成严重的破坏，因此需要有效地规避。
1. 水锤的产生原因水锤的产生原因主要有以下几个方面：（1）突然关闭水泵或阀门：当水泵或阀门突然关闭时，管道内的水流速度迅速减小，水动能转化为压力能，导致管道内的压力急剧增加，产生水锤现象。
（2）急剧变化的流速：当水流的流速在管道中发生急剧变化时，例如管道上游突然有大量水流注入或排空，或者由于泵的启停导致流速变化，都会引起水锤现象。
（3）管道中存在气体或蒸汽：当管道中存在气体或蒸汽时，水锤的产生会更加剧烈。
这是因为气体或蒸汽能够压缩和膨胀，当水流速度变化时，气体或蒸汽会压缩或膨胀，产生更大的压力变化。
2. 水锤的危害水锤对管道和设备的危害主要包括以下几个方面：（1）管道破裂和爆裂：水锤会引起管道内的压力剧增，当压力超出管道的承受能力时，会导致管道破裂和爆裂，造成水泄露和水损失。
（2）设备损坏：水锤产生的剧烈压力变化会对管道和设备造成严重的冲击和振动，导致设备的损坏和失效。
特别是对于阀门和泵等设备，水锤会引起设备的运行不稳定和损坏。
（3）噪音和振动：水锤会产生剧烈的水压和颤振，导致管道和设备发出噪音和振动，影响周围环境和设备的正常运行。
3. 水锤的规避方法为了防止水锤的产生和减小其对管道和设备的危害，可以采取以下有效的规避方法：（1）安装减压阀和补偿器：在管道上游和下游安装减压阀和补偿器，能够减少管道内的压力变化，使水流速度变化更加平稳，从而减少水锤的产生。
（2）合理设计管道：在管道设计中，应合理选择管道的直径和材质，控制水流速度和流量的急剧变化，避免突然关闭或开启阀门等操作，减小水锤的产生。
（3）采取缓冲措施：在管道末端安装阻尼器或减振器，能够减缓水锤产生的冲击和振动，保护管道和设备的完整和稳定。
（4）减少气体和蒸汽的存在：对于需要排气的管道，应及时采取排气措施，减少管道中的气体和蒸汽含量，降低水锤的强度。
引起供暖管道水锤现象原因分析及预防措施
引起供暖管道水锤现象原因分析及预防措施近年来，随着城市不断发展，供暖管道的使用越来越普遍，但是问题也随之出现。
其中之一便是供暖管道产生的水锤现象。
水锤现象所带来的危害越来越明显，因此深入了解其原因和预防措施就显得尤为重要。
这篇文档将对水锤现象的原因进行分析，并提出预防措施，以期对相关工作者和群众提供帮助。
一、水锤现象的原因1.供水压力不稳定造成水锤电梯式供水系统的压力不稳定，不仅会影响到用户的正常生活用水，还可能会导致供暖管道水锤现象的出现。
因为当管道内的水流动速度突然发生变化时，会引起管道内产生振动，而且管道内水的冲击力也会不断增大。
当水流速度变化到一定程度时，将会产生水锤现象，造成管道的损坏和噪音干扰。
2.管道设计不合理管道的设计不合理也是产生供暖管道水锤现象的一个原因。
如果管道的走向过于弯曲，管道内的水流就会受到阻碍，流速将会发生变化，产生水锤过程中的高水压和低水压等影响。
如果管道的直径过小，水流速度也相应增加，产生的水锤现象也会更加严重。
3.供水管道维护不当管道内存在污垢等物质，会阻碍管道内水的正常流动，导致管道出现水锤现象。
此外，管道的老化和磨损、密封件的损坏等也会影响管道的运行，从而使水锤现象更加严重。
二、预防措施1.管道设计合理合理的管道设计可以降低水流速度的变化，减少水锤现象的发生。
特别是在设计中应避免过于弯曲的走线，并使用适当的直径管道。
2.供水系统压力稳定供暖管道的水来源是否来自电梯式供水系统，时常检查供水压力是是否稳定，如果有发现压力不稳定即时处理。
3.管道维护保养定期清洗和检查管道，除去其中的污垢和杂物，是降低水锤现象的重要手段。
保持管道的完好和清洁，可以有效减少管道内的阻力和水流速度的波动。
4.采用合适的缓冲装置在管道的关键部位，使用缓冲装置，可以有效减轻水锤现象的影响。
常用的缓冲装置有缓冲垫和阀门等，可以满足不同的使用要求。
综上所述，供暖管道水锤现象对供暖工作的影响十分重大，因此灵活应对，处理妥当，遵循配套维护措施，可以有效地降低水锤现象的发生率，确保供暖工作的正常进行，为我们的生活和工作带来更加舒适的环境。
水锤防护的措施
水锤防护的措施水锤是流体力学中的一个现象，当流体在管道中瞬间停止或者改变流速时，会产生压力波动导致水锤现象。
水锤不仅会对管道系统造成损坏，还会危及系统的安全性。
因此，水锤防护的措施对于管道系统的稳定运行至关重要。
下面将介绍一些水锤防护的常用措施。
1. 安装减压阀减压阀是一种常见的水锤防护设备，它能够通过控制阀门的开启和关闭，调节管道中的流速和压力。
当管道中发生水锤现象时，减压阀能够通过及时调节阀门的开启程度，迅速降低压力波动，保护管道系统不受损坏。
2. 安装水锤消除器水锤消除器是一种专门用来消除水锤现象的装置。
它通常由容器、气体和液体组成。
当水锤波动传播到水锤消除器时，液体会进入容器中，同时气体被压缩。
当压力波动消失后，液体会再次流回管道中，气体也会扩张回复原状。
通过这种方式，水锤消除器能够迅速减少和消除压力波动，保护管道系统。
3. 采用缓冲罐和膨胀节缓冲罐和膨胀节是常用的水锤防护装置，通过扩大管道系统的容积来消除水锤现象。
缓冲罐和膨胀节一般安装在管道上，当管道中发生水锤现象时，罐内的空气或液体会吸收压力波动，起到平衡和缓冲的作用，从而保护管道系统。
4. 合理设计管道系统合理设计管道系统是最根本的水锤防护措施。
设计时需要充分考虑流体的流速、管道的长度、截面积以及弯曲角度等因素，尽量减少管道系统内的尖锐转弯和突然截面变化。
此外，根据具体情况合理安排水泵的工作方式和启停时间，也能有效减轻水锤现象。
5. 定期维护和检查定期维护和检查是水锤防护的重要环节。
定期检查管道系统的工作状态，例如检查管道上的阀门、减压阀、缓冲罐和膨胀节等设备是否正常运行，是否存在漏水或损坏。
同时，要定期检查管道内的流速和压力情况，记录管道系统的工作数据，及时发现问题并采取措施修复，以保证管道系统的安全稳定运行。
6. 培训员工提高员工对水锤防护的认识和培训是必要的。
员工要了解水锤的原理和危害，掌握水锤防护的措施和应急处理方法。
只有员工具备了水锤防护的相关知识和技能，才能够在实际操作中及时发现和解决问题，最大限度地保护管道系统的安全。
水锤及防护措施
添加标题
定义：高压管网水锤防护技术是指为防止水锤现象对管网系统造成危害高压管网水锤防护技术也在不断发展，未来将更加注重智能化、自动 化技术的应用，提高防护效果和可靠性。
添加标题
常见防护措施：包括安装止回阀、缓闭止回阀等控制阀门，设置调压池、稳压塔等调压设施，以及采用 压力波动控制技术等。
评估方法：通过对比采取防护措施前后的水锤压力变化情况，分析防护措施的有效性。 评估标准：以水锤压力减小幅度、管道振动幅度等指标作为评估依据。 实例分析：选取典型的水锤防护措施应用案例，对其效果进行具体分析和评估。 结论：根据评估结果，总结水锤防护措施的应用效果，提出改进建议和推广价值。
PART FIVE
,
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
水锤现象：由于流体压力变化引起的一系列快速的压力波动现象。 产生原因：主要由于流体流速的急剧变化导致。 影响范围：广泛应用于水利、机械、化工等领域。 现象描述：水锤波动的压力变化大，传播速度快，对管路系统产生冲击和破坏。
压力管道中的水流速度发生急剧变化 流体受到阻碍或突然改变流向 管道中存在不稳定的流动状态 管道中存在气体或空气
降低因水锤造成的 水资源浪费，节约 能源，实现可持续 发展。
PART THREE
安装止回阀：防止水锤发生时水流倒流 减小管径：降低水流速度，减少水锤压力 增加管道弹性：吸收部分水锤能量，降低冲击力 安装安全阀：在压力过高时排放部分水，防止水锤发生
安装止回阀：防止水锤发 生时水流倒流
减小管径：降低水流速度， 减少水锤压力
智能化监测技术：利用 传感器和智能算法，实 时监测管道压力、流量 等参数，实现水锤预警 和预防。
预警系统：通过数据分 析，预测可能发生的水 锤情况，及时发出预警 信息，以便采取应对措 施。
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
水锤防护措施
水锤防护措施什么是水锤？水锤是指在管道中由于流体的突然关闭或改变流速引起的压力波动现象。
这种压力波动会在管道中产生高压冲击，严重时甚至会导致管道破裂，对设备和管道造成严重损害。
水锤的危害水锤产生的冲击力可以造成以下危害：1.设备和管道的破裂：水锤产生的冲击力会超过管道和设备的承受能力，导致破裂和损坏。
2.噪声和振动：水锤过程中产生的压力波动会引发噪声和振动，对人员和设备都造成干扰和危害。
3.泄漏和漏水：水锤会对管道系统产生冲击，可能导致管道连接松动或破裂，引发泄漏和漏水。
水锤防护措施为了避免水锤带来的危害，以下是一些常见的水锤防护措施：1. 安装减压阀和减压水池减压阀和减压水池是常见的水锤防护设备，通过调节流体压力和缓冲冲击力来保护管道系统。
•减压阀：在管道系统中安装减压阀，可以调节流体的压力，避免突然的压力变化引起水锤。
减压阀可以根据实际需要设定压力范围，并通过自动调节阀瓣的开闭来实现压力稳定。
•减压水池：减压水池是一种存储水体的容器，其容积可以根据具体情况进行设计。
当管道中流体的流速突然改变时，减压水池可以吸收冲击力，并保持管道内的压力相对稳定。
2. 安装气垫和减压阀•气垫：在管道系统中安装气垫可以有效缓解水锤带来的冲击力。
气垫通过不可压缩的气体充当缓冲介质，当发生水锤时，气垫可以吸收冲击力，保护管道系统。
•减压阀：减压阀可以在管道系统中减小流速的急剧变化。
在水锤发生的位置或附近安装减压阀，可以限制流速的突变，减少水锤的发生。
3. 增加阀门关闭时间当管道系统中需要关闭阀门时，可以增加阀门关闭的时间，使流体的关闭过程缓慢，减少水锤的发生。
4. 使用软性管道和伸缩接头软性管道和伸缩接头可以吸收和缓冲水锤产生的冲击力，减少管道和设备受损的风险。
软性管道具有一定的弹性，可以吸收部分冲击力，而伸缩接头则可以在管道收缩或伸展时提供一定的灵活性。
5. 定期维护和检测定期维护和检测管道系统的状态非常重要。
定期检查阀门、管道连接、减压阀等设备的工作状态和密封性能，及时发现问题并进行维护和修理，可以有效预防水锤的发生。
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。
各种水锤防护装置及其适用场合
各种水锤防护装置及其适用场合在压力管道中，由于水流流速因某些原因突然变化，引起水流动量的急剧变化，进而在管道中产生一个相应的冲量，使水流压力急剧上升或降低的现象，成为水锤或水力过渡现象（又叫水击）。
水流是具有惯性的，在泵站中，当水泵突然启动、停止或为调节流量而启用阀门，都将使水流速度发生变化而产生惯性力，惯性力的大小等于水流质量m与加速度dvdt的乘机，方向与加速度方向相反。
在出水管路中，这个惯性力就表现为水锤压力。
泵站水锤有启动水锤、关阀水锤和停泵水锤。
一般情况下，启动水锤压力不大，只是当管内空气不能及时排出而被压缩才会加剧水流的压力变化。
关阀水锤在正常操作时不会引起较大的压力波动。
最危险的是由于突然停电或误操作造成的事故停泵所产生的停泵水锤，此种情况下的水锤压力较大，有时可达正常压力的数倍，将会对泵站造成很大的破坏性事故。
因此，在泵站及其压力管道的设计时，通常将防护停泵水锤事故作为主要防护手段。
在泵站工程中往往由于规划设计考虑不周或不合理的运行操作，导致水锤事故，使水泵出水管道、阀门遭到破坏，甚至使泵房被淹，供水中断，造成重大损失；或者，因担心水锤事故发生盲目地套用不恰当的防护措施，这不仅造成工程上的浪费，甚至得到相反的技术后果。
因此，如何准确而周到的选定安全可靠、经济适用的停泵水锤及其防护措施及其设备，自然是泵站管路系统设计的首要任务。
1合理布置管线布置管线时，应尽可能地使管道纵断面平顺的上升而不形成驼峰凸部，或采用先缓后陡的形式。
如果由水泵出口开始先陡后缓，则停泵过程中压力下降有可能在管道的凸部的拐点处引起降压过大；当其压力小于水的汽化压力并持续一定的时间，则将可能产生“水柱分离”现象；倘若能够将管线的布置形式改变成先缓后陡的布置形式，则可避免或减缓降压过程中产生负压。
管线的布置形式是按照地形确定的，变更管线的布置形式不是所有的场合都能做到的。
如果增加挖方量不大，或者可以选择另外的站址，则应进行多种布置方案的经济比较。
供热管道工程中预防和处理水锤现象的策略
供热管道工程中预防和处理水锤现象的策略水锤是一个常见却又十分危险的现象，特别是在供热管道工程中。
水锤是指由于流体在管道中瞬间施加或中止加速度所产生的冲击波，它可能会导致管道的破裂和设备的损坏，甚至可能造成人身伤害。
因此，在供热管道工程中，预防和处理水锤现象至关重要。
对于预防水锤现象，以下是一些有效的策略：1. 设计合理的管道系统：在供热管道的设计中，应充分考虑水锤问题。
首先，确定适当的流速和压力，以避免流体在管道中产生过高的加速度。
其次，合理选择管道材料和尺寸，以确保管道的强度和稳定性。
最后，使用合适的阀门和附件，如减压阀、消声器等，来减缓流体的运动速度以防止水锤的发生。
2. 定期检查和维护：供热管道工程中的水锤问题通常是由管道破裂、阀门故障等问题引起的。
因此，定期检查和维护管道系统非常重要。
检查包括对管道和阀门进行视觉检查，以确保没有明显的物理损坏和泄漏。
维护包括紧固和更换松动和磨损的管道连接件，及时修理或更换故障的阀门和附件等。
3. 使用合适的隔离器和减压装置：在供热管道系统中，合适的隔离器和减压装置可以有效地减轻水锤现象。
隔离器是一种用于隔离供热管道系统的装置，能够防止水锤从一个系统传递到另一个系统。
减压装置用于调节和降低系统中的压力，以防止过高的压力对管道造成冲击。
对于处理水锤现象，以下是一些常用的策略：1. 安装缓冲罐：缓冲罐是一种用于吸收和减缓水锤冲击波的装置，通常由一个封闭的容器和一个可扩展的空气腔组成。
当水锤发生时，腔体中的空气能够吸收冲击波的能量，减少对管道和设备的损坏。
2. 安装减压阀和消声器：减压阀可以控制和降低系统中的压力，从而减少水锤的发生。
消声器是一种用于减少噪音和振动的装置，能够通过调节和控制流体的速度和流量来减轻水锤的现象。
综上所述，水锤是供热管道工程中一个常见且危险的问题。
为了预防和处理水锤现象，我们需要设计合理的管道系统，定期检查和维护管道，使用合适的隔离器和减压装置，并采取适当的处理方法，如安装缓冲罐、减压阀和消声器等。
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。
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
如何预防出现水锤
如何预防出现水锤水锤是指管道中发生的瞬间压力变化，它产生的噪音和压力波动可能会导致管道系统的破坏。
为了预防水锤的出现，我们需要采取一些措施来稳定管道的压力。
1. 安装减压阀减压阀是用于减缓管道中压力变化的设备，它可以限制流体的流速，以防止水锤的发生。
在系统的进口处安装减压阀可以有效地平衡管道中的压力，减少压力波动的风险。
2. 使用冲击吸收器冲击吸收器是一种能够减缓压力波动的装置，它可以吸收管道中的突然压力变化，并将其转化为能量形式进行消耗。
在管道系统的关键位置安装冲击吸收器，如弯头、转角或突然变化的管道截面处，可以有效地防止水锤的产生。
3. 控制阀门的关闭速度当关闭管道系统中的阀门时，如果关闭速度过快，会产生压力波动，引发水锤的出现。
因此，在操作阀门时应该缓慢地将其关闭，以减少压力的瞬间变化，从而降低水锤的风险。
4. 定期检测和维护管道系统定期检测和维护管道系统的运行状态是预防水锤的关键。
密封不良、堵塞或老化的管道可能增加水锤的风险。
定期检查管道连接是否紧固，是否有泄漏或损坏，并疏通管道中的杂物，可以保持管道系统的正常运行，减少水锤的发生。
5. 调整管道设计和安装在管道系统的设计和安装过程中，应该考虑水锤的风险并采取相应措施。
例如，通过增加管道的直径或使用软连接件来缓冲压力波动。
合理的管道设计和安装方式可以降低系统中水锤的概率。
6. 周期性排气管道中的空气储存可以减少水锤的发生。
在管道系统中设置适当的排气阀门，周期性地排放管道中的气体，并确保管道中的空气压力保持在正常范围内，可以降低水锤的风险。
7. 增加缓冲容积管道系统中的缓冲容积可以吸收压力波动，从而减少水锤的发生。
通过增加系统中的缓冲容积，例如增加储水池或使用膨胀器，可以减缓压力变化并保持管道的稳定。
8. 做好水锤风险评估了解管道系统中可能出现水锤的潜在风险是预防水锤的第一步。
对管道系统进行风险评估，分析潜在的压力波动来源和风险因素，并采取相应的措施来减少水锤的可能性。
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。
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。
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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❖ 水锤计算 热水供热网
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）
热电厂供热模型
热电厂供热模型
❖ 分析工况 热水供热网
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、
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
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
❖ 计算结果 热水供热网
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
单竖井内外分区配水
双竖井日字型内பைடு நூலகம்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
❖ 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
❖ 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
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
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
L=16.377 n=49512 hf=5.8m Q=47.5m3/s ? 22.225*0.5mm
外海潮位
2.37 -0.67 -2.62
-6.95
前池
DLN51500000
-7.45
循环进水管＊2
L=36 DN3200
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(Qp QA ) RQA | QA | C : H p HB B(Qp QB ) RQB | QB |
城市供水管网——水锤计算
❖ 二、索引（《瞬变流》11章）
L=20 DN 3200
-3.8
-6.5
-6.5
L=84 D=3200
❖ 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
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）
❖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
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
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
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；
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
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