不同类型阀门水锤特性计算比较

多功能水泵控制阀水锤防护特性及应用摘要：本文论述了新型多功能水泵控制阀的水锤防护原理，并结合实际工程应用情况，介绍该控制阀的设计计算方法。

关键词：多功能水泵控制阀水锤防护原理 1 引言水锤控制是给水管道系统设计的一项重要内容。

水锤的形成与阀门的迅速关闭/开启有关，由于阀门关闭/开启时间Ts与水锤波的相长T的差异，表现为直接水锤和间接水锤两种形式。

当Ts﹤T时，在阀门关闭过程中，反射回来的水锤波尚未到达阀门时，阀已关闭，水锤波所产生的压强增高值无干扰作用，这种水锤称为直接水锤，阀门开状态与关闭状态刚好相反，装有普通止回阀的供水系统中常常产生直接水锤。

当Ts﹥T时，在阀门关闭过程中，反射回来的水锤波到达阀门时，阀门尚未完全关闭，水锤波导致的压强增值受到了干扰，水锤峰值被削减，这种水锤称为间接水锤。

在同一条件下，直接水锤比间接水锤的危害性要大得多，危害最大的是断流弥合水锤。

株洲南方阀门制造有限公司生产的多功能水泵控制阀，就是通过控制阀门的关闭状态，造成间接水锤的形成条件来实现管道系统的水锤防护的。

2 水锤波增压值的理论计算给水系统水锤波的压力峰值P为水泵的额定扬程P1和水锤压力增值△P的迭加值即：P=P1+△P（1）（1）直接水锤压力增值△P 按儒可夫斯基公式，可以计算供水系统中发生直接水锤时的压力增值△P (2) △P—直接水锤的压力增值，Kpa； V0—水锤产生前管道中的平均流速，m/s； V—水锤产生后管道中的平均流速，m/s；（3）式中,K：水的弹性模量，N/m2;K=2.04 ×105N/cm2E：管壁材料的弹性模量，N/m2，钢管或钢筋混凝土管，EO=2.04×107N/cm2 D：供水管的直径，mm；δ：供水管的管壁存度，mm；CO=K/ρ，在密度为ρ，弹性模量为K的无边界液体介质中声音的传递速度，对于水，CO=1425m/s。

从式（2）可以看出，当管道材料及其所输送的介质确定以后，直接水锤的压力增值△P，是管径和流速的函数，△P=f（V，1/D），直接水锤的压力增值△P随着流速的增大而增大，随着管径的增加而减小。

各类阀门水锤效应如何应对在流体动力系统中，水锤效应是指由于流体流动突然改变而引起的压力波动。

这种效应可能导致管道、阀门和相关设备的损坏，产生噪音和振动，甚至引发严重的系统故障。

因此，北高科阀门提醒您理解和应对各类阀门的水锤效应是保护系统完整性和提升效率的关键。

水锤效应基础水锤效应通常发生在流体被突然停止或改变方向时，例如在快速关闭阀门时。

这种情况下，流体的动能转化为压力能，导致管内压力急剧上升。

这个压力波会在系统内反射和放大，可能对系统造成破坏。

理解水锤的物理学原理是设计防护措施的基础。

水锤效应的影响因素水锤的大小和影响由多种因素决定，包括流体的速度、阀门关闭的速度、管道的材料和直径、流体的压缩性和管道系统的布局。

例如，大直径管道和高流体速度会加剧水锤效应。

此外，阀门的类型和其关闭特性也对水锤效应有显著影响。

应对策略旋塞阀对于旋塞阀，缓慢关闭阀门可以减小水锤效应。

采用具有阻尼功能的执行机构，可以控制阀门关闭速度，从而减少压力冲击。

球阀球阀由于其快速开关的特性，尤其容易引发水锤。

安装调压阀或溢流阀可以消散过剩能量。

另外，可以考虑使用具有防锤特性的球阀，这些阀门内置特殊机制来减缓关闭速度。

蝶阀蝶阀通常用于较大的流量控制，因此在关闭时可能会产生较大的水锤压力。

使用具有两阶段关闭特性的蝶阀可以缓解这一问题。

在第一阶段，阀门快速关闭至几乎关闭的位置，然后在第二阶段慢慢完成关闭，这样可以减少水锤的影响。

通用对策1. 安装水锤抑制器：水锤抑制器是一种安全装置，可以在压力波返回时吸收多余的能量，保护系统不受水锤影响。

2. 使用空气室或气水室：通过在系统中安装空气室，可以提供一个缓冲空间，当压力增加时空气被压缩，从而减少水锤的冲击。

3. 实施阀门调控策略：通过使用变频器控制的泵，可以更平滑地调整泵的速度，减少流体动能的突变，从而减轻水锤效应。

4. 定期维护和检查：保持阀门和管道系统的良好维护，可以避免因磨损或故障导致的非计划停机和可能引发的水锤现象。

水锤的计算水锤的计算电站有压引水系统中，由于管道阀门突然启闭或水轮机突然失去负荷等原因，将引起压力管道、水轮机蜗壳的等压强和流速等水力要素随时间急剧变化。

明渠或河道中，因暴雨径流、潮汐、溃坝、闸门启闭、水电站或水泵站的调节以及地震影响等，都会引起明渠或河道上下游水位、流量等水力要素随时间的变化，这些都属于非恒定流现象。

从物理本质上讲，上述有压管道或明渠的非恒定流都属于某种扰动引起水流中流速、压强、流量、水位等水力要素的变化，并沿管道或明渠的上下游发展的现象。

在物理学中把这样的扰动在介质中的传播现象称为波。

有压管道和明渠中的非恒定流就是这样一种波，波所到之处，破坏了原先的恒定流状态，使该处的水力要素随时间发生显著变化。

由于有压管道没有自由表面，非恒定流现象表现为压强和密度的变化和传播，因此需要考虑液体的可压缩性和管壁弹性变形的影响。

而明渠水流有自由表面，非恒定流现象表现为水位、流量的变化和传播，液体的密度可视为常数。

可见，这两种波传播特点是不一样的，有压管道非恒定流产生的波要以弹性波的形式传播，水流运动过程中起主要作用的力是惯性力和弹性力；而明渠非恒定流主要以重力波的形式传播，水流运动过程中起主要作用的力是惯性力和重力。

两者的共同点是流速和流量均随时间发生显著变化。

本章先研究有压管道非恒定流。

在有压管道系统中，由于某一管路元件（如阀门）工作状态的突然改变，导致液体的流速发生急剧变化，同时引起管内液体压强大幅度波动，这种压强波动在管道中交替升降来回传播的现象称为水击现象。

由于发生水击现象的同时，可能伴随着发生锤击管壁般的响声，故水击又称水锤。

水击可能导致管道系统强烈振动、出现噪声和气穴，甚至使管道严重变形或爆裂。

管道系统中阀门的突然开启或关闭、管道系统中水泵的突然停机、水电站在运行过程中由于电力负荷的突然改变而迅速启闭导水叶或闸阀等，都是工程实际中常见的水击现象。

另外在水电站引水系统中，为了削弱水击影响的强度和范围，常在引水系统中设置调压井。

第一节概述一、水电站的不稳定工况机组在稳定运行时，水轮机的出力与负荷相互平衡，这时机组转速不变，水电站有压引水系统(压力隧洞、压力管道、蜗壳及尾水管)中水流处于恒定流状态。

在实际运行过程中，电力系统的负荷有时会发生突然变化(如因事故突然丢弃负荷，或在较短的时间内启动机组或增加负荷)，破坏了水轮机与发电机负荷之间的平衡，机组转速就会发生变化。

此时水电站的自动调速器迅速调节导叶开度，改变水轮机的引用流量，使水轮机的出力与发电机负荷达到新的平衡，机组转速恢复到原来的额定转速。

由于负荷的变化而引起导水叶开度、水轮机流量、水电站水头、机组转速的变化，称为水电站的不稳定工况。

其主要表现为：(1) 引起机组转速的较大变化由于发电机负荷的变化是瞬时发生的，而导叶的启闭需要一定时间，水轮机出力不能及时地发生相应变化，因而破坏了水轮机出力和发电机负荷之间的平衡，导致了机组转速的变化。

丢弃负荷时，水轮机在导叶关闭过程中产生的剩余能量将转化为机组转动部分的动能，从而使机组转速升高。

反之增加负荷时机组转速降低。

(2) 在有压引水管道中发生“水锤”现象当水轮机流量发生变化时，管道中的流量和流速也要发生急剧变化，由于水流惯性的影响，流速的突然变化使压力水管、蜗壳及尾水管中的压力随之变化，即产生水锤。

导叶关闭时，在压力管道和蜗壳中将引起压力上升，尾水管中则造成压力下降。

反之导叶开启时，在压力管道和蜗壳内引起压力下降，而在尾水管中引起压力上升。

(3) 在无压引水系统(渠道、压力前池)中产生水位波动现象。

无压引水系统中产生的水位波动计算在第八章已介绍。

二、调节保证计算的任务水锤压力和机组转速变化的计算，一般称为调节保证计算。

调节保证计算的任务及目的是：(1) 计算有压引水系统的最大和最小内水压力。

最大内水压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据之一；最小内水压力作为压力管道线路布置、防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据。

水锤泵工作原理计算水锤泵是一种利用水锤现象来产生压力并推动水流的设备。

它是利用一个由于阀门的突然关闭以及管道中水流速度的突变而产生的水锤效应，从而驱动水流向前运动。

水锤泵的工作原理可以通过两个方面来计算和理解：水锤产生的压力和水锤所产生的力。

首先，我们来计算水锤产生的压力。

当水流通过管道中的阀门突然关闭时，水流速度会急剧减小，从而引起水流动能的变化。

这个突然的速度变化将通过液体的势能转换为压力能，并导致管道中产生一个水锤波。

根据水锤波理论，当管道中的水锤波传播到另一端时，会产生一个峰值压力，称为“锤击压力”。

这个锤击压力可以通过以下公式计算：P = ρgh其中，P表示锤击压力，ρ表示水的密度，g表示重力加速度，h表示阀门关闭之前水流速度的高度差。

其次，我们来计算水锤所产生的力。

水锤力是由水锤波传播时对管道壁施加的作用力。

当水锤波传播到管道末端并反射回来时，会产生一个来回运动的水锤力。

水锤力的峰值可以通过以下公式计算：F = ρA(V1 - V2)其中，F表示水锤力，ρ表示水的密度，A表示管道横截面积，V1表示锤击之前水流的速度，V2表示锤击之后水流的速度。

根据水锤泵工作原理的计算公式，我们可以得到以下结论：1. 锤击压力和阀门在关闭前的水流速度的高度差成正比。

当高度差增大时，锤击压力也会相应增加。

2. 水锤力与管道横截面积和水流速度的差值成正比。

当水流速度的差值增大时，水锤力也会相应增加。

3. 水锤力的大小与管道横截面积的大小无关，只与水流速度的差值有关。

这些计算结果对于水锤泵的设计和运行有很大的参考价值。

通过合理地设计水锤泵的阀门关闭速度和管道横截面积，可以控制锤击压力和水锤力的大小，从而确保水锤泵的安全运行。

当然，除了以上的计算和理论，实际的水锤泵工作过程中还需要考虑许多其他因素，如管道材料的变形、流体的非理想性等。

因此，在实际应用中，水锤泵的设计和计算还需要结合具体情况进行综合考虑，以确保设备的可靠性和安全性。

第三节水锤计算的解析法-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1第三节水锤计算的解析法一、直接水锤和间接水锤（一）直接水锤若水轮机开度的调节时间≤ 2L/c，则在水库反射波到达水管末端之前开度变化已经结束，水管末端只受因开度变化直接引起的水锤波的影响，这种现象习惯上称为直接水锤。

由于水管末端未受水库反射波的影响，故基本方程式(14-5)和式(14-6)中的函数f(t-x/c)，用以上二式消去F(t+x/c)的直接水锤公式从式（14-13）可以看出，当开度关闭时，管内流速减小，括号内为负值，△H为正，发生正水锤，反之，当开启时，△H为负，发生负水锤。

直接水锤的压强界与流速变(V -Vo )和水管特性（反映在波速c 中）有关，而与开度的变化速度、变化规律和水管长度无关。

若管道中的初始流速Vo=5m/s,波速c=1000m/s,在丢弃全负荷时若发生直接水锤，△H将达510m，因此在水电站中直接水锤是应当绝对避免的。

（二）间接水锤若水轮机开度的调节时间>2L/c,则在开度变化终了之前水管进口的反射波已经到达水管末端，此反射波在水管末端将发生再反射，因此水管末端的水锤压强是由向上游传播的水锤波F和反回水管本端的水锤波f叠加的结果，这种水锤现象习惯上称为间接水锤。

显然，间接水锤的计算要比直接水锤复杂得多。

间接水锤是水电站中经常发生的水锤现象，也是我们要研究的主要对象。

二、水锤的连锁方程利用基本方程求解水锤问题，必须利用已知的初始条件和边界条件。

初始条件是水轮机开度未发生变化时的情况，此时管道中为恒定流，压强和流速都是已知的。

对于图14-1的简单管，边界条件是利用A、B两点。

B点的压强为常数，令ζ=△H/Ho，则=0,水锤波在B点发生异号等值反射。

A点的边界条件较为复杂，决定于节流机构的出流规律。

从《水力学》中我们知道水斗式水轮机喷嘴的边界条件可表达为式中v-管道中的相对流速，V=V/Vmax., V为管道中任意时刻的流速，Vmax为最大流速；τ-喷嘴的相对开度，, w为喷嘴任意时刻的过水面积，为最大面积；ζ-水锤相对压强，ζ=（H-Ho）/Ho，H为管末任意时刻的压力水头，Ho为初始水头。

第一节概述一、水电站的不稳定工况机组在稳定运行时，水轮机的出力与负荷相互平衡，这时机组转速不变，水电站有压引水系统(压力隧洞、压力管道、蜗壳及尾水管)中水流处于恒定流状态。

在实际运行过程中，电力系统的负荷有时会发生突然变化(如因事故突然丢弃负荷，或在较短的时间内启动机组或增加负荷)，破坏了水轮机与发电机负荷之间的平衡，机组转速就会发生变化。

此时水电站的自动调速器迅速调节导叶开度，改变水轮机的引用流量，使水轮机的出力与发电机负荷达到新的平衡，机组转速恢复到原来的额定转速。

由于负荷的变化而引起导水叶开度、水轮机流量、水电站水头、机组转速的变化，称为水电站的不稳定工况。

其主要表现为：(1) 引起机组转速的较大变化由于发电机负荷的变化是瞬时发生的，而导叶的启闭需要一定时间，水轮机出力不能及时地发生相应变化，因而破坏了水轮机出力和发电机负荷之间的平衡，导致了机组转速的变化。

丢弃负荷时，水轮机在导叶关闭过程中产生的剩余能量将转化为机组转动部分的动能，从而使机组转速升高。

反之增加负荷时机组转速降低。

(2) 在有压引水管道中发生“水锤”现象当水轮机流量发生变化时，管道中的流量和流速也要发生急剧变化，由于水流惯性的影响，流速的突然变化使压力水管、蜗壳及尾水管中的压力随之变化，即产生水锤。

导叶关闭时，在压力管道和蜗壳中将引起压力上升，尾水管中则造成压力下降。

反之导叶开启时，在压力管道和蜗壳内引起压力下降，而在尾水管中引起压力上升。

(3) 在无压引水系统(渠道、压力前池)中产生水位波动现象。

无压引水系统中产生的水位波动计算在第八章已介绍。

二、调节保证计算的任务水锤压力和机组转速变化的计算，一般称为调节保证计算。

调节保证计算的任务及目的是：(1) 计算有压引水系统的最大和最小内水压力。

最大内水压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据之一；最小内水压力作为压力管道线路布置、防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据。

水锤基本理论及计算方法水锤是指静止液体突然改变流动状态时产生的瞬时压力波动现象。

当液体被快速关闭或打开阀门时，液体运动的突然变化将引起反向波传播，并在管道中反复反射，最终导致压力快速升高。

这种瞬时的压力波动会对管道和设备造成严重的破坏，因此了解水锤的基本理论和计算方法对于工程设计和操作都至关重要。

水锤的基本理论主要涉及以下几个方面：1.液体的粘性：液体具有粘性，流动时会产生摩擦阻力。

液体的粘性是影响水锤现象的重要因素之一2.管道的弹性：管道具有一定的弹性，当液体流动或发生突变时，管道会发生弹性变形，从而对水锤产生影响。

3.压力波速度：水锤是由压力波引起的，波速是波动传播的速度。

波速取决于液体的特性、管道的材质和几何形状等因素。

4.阀门的关闭或打开速度：当阀门关闭或打开时，速度越快，产生的水锤现象越严重。

计算水锤的方法主要包括几个简化的公式和数值模拟方法：1. 简化公式法：根据一些简化的假设和实验数据，可以得到一些经验公式来计算水锤的最大压力和相关参数。

例如，Lamb公式可以用来计算液体在管道中的最大压力增加。

2.特征线法：特征线法是一种基于波动特征线的方法，通过追踪压力波的传播路径和速度来计算水锤的影响。

这种方法适用于复杂的管道系统和非稳态流动。

3.数值模拟法：数值模拟方法是使用计算流体力学（CFD）软件对水锤现象进行模拟和预测。

通过建立管道系统的几何模型和流动方程，可以得到详细的压力和速度分布图，从而评估水锤影响并优化设计。

总之，水锤是在快速关闭或打开阀门时产生的一种瞬时压力波动现象。

了解水锤的基本理论和计算方法对于管道系统的设计和操作至关重要。

通过合理选择阀门关闭或打开的速度、采取合适的管道和设备设计，可以有效地减小水锤的影响，确保管道系统的安全运行。

1．非整数相时阀门断面水锤值计算阀门从初始状态开始关闭，当关闭的时间小于一个相长时，阀门处发生的是直接水锤。

)(20v v i i --=ρξ 1≤=rt ti ，i i i v ξτ+=10222()2()i i i i t i i t v v ξρττξξρ+∆+∆⎧=--⎪⎨+=-⎪⎩ 用此式可求解非整数相时阀门处的水锤值 2．阀门断面的水锤反射系数水斗式水轮机边界条件ξτ+==1v q ，近似取)211(ξτ+=v 。

对于入射波f 刚刚到达阀门处但还没有起作用时，阀门处的水锤值00=ξ，τξτ=+=001v (这一条件对于任何时刻都成立)。

00H f F H H H ξ=+=-=∆τξτξτgaV g aV v v g aV f F f F a g V V V 2])211([)()(max max 0max 0-=-+-=--=-⇒--=-=∆ρτρτ+-==11f F r 3．管径变化处的水锤反射系数⎪⎩⎪⎨⎧--=-=+)(101max 1111011v v g V a f F H f F ξ (1) 22022022202max22222)(2)(ρξξρξ-=-⇒=--⇒⎪⎩⎪⎨⎧--==v v v v v v g V a F H F (2) 对于串联管道，有V 1A 1=V 2A 2，V 1max A 1=V 2max A 2，得v 1=v 2，v 10=v 20。

将此条件用于(1)(2)式并联立求解，得：1211121f r F ρρρρ-==+。

F对于串联管，若管2断面趋近于零，20A →，由于22Q V A =，则2V →∞，得2ρ→∞，由上式得11r =，发生同号等值反射，使该处的水锤压强增加一倍，这相当于水管末端阀门完全关闭的情况(也可以是闷头处)。

若管2断面无限大，2A →∞，由于22Q V A =，则20V →，得20ρ→，由上式得11r =-，发生异号等值反射，该处的水锤值为零，相当于水库。

停泵水锤的计算原理停泵水锤的计算原理水泵是用于将水或其他液体从低处输送到高处，或从远处输送到近处的机械设备。

水泵系统由许多不同的部件组成，其中一个重要的部分就是阀门。

阀门的作用是控制水流的流量和方向。

在某些情况下，当阀门突然关闭时，会产生一种称为“水锤”的现象。

水锤是由于突然停止水流而导致的一种瞬间峰值压力。

当水的流动速度被迅速减缓时，水流中的动能会被转化为静能，导致水压突然增加，形成了水锤效应。

这种过度压力可以使管道破裂，阀门关闭，压力表爆炸等，因此需要采取措施来减少或消除水锤。

为了避免水锤，我们需要计算水锤的产生和消除所需的时间，并采取相应的措施。

通过计算，我们可以确定水锤的大小和持续时间，进而采取防止水锤的措施。

水锤计算原理：1. 计算水锤压力：水锤压力的计算是防止水锤的主要措施。

水锤的压力取决于如下因素：- 关闭阀门的速度- 管道长度和直径- 管道内水的流速- 阀门的尺寸和类型- 水的密度和粘度2. 计算水锤时间水锤的时间取决于以下因素：- 关闭阀门的速度- 管道长度和直径- 管道内水的流速- 阀门的尺寸和类型3. 计算水锤产生的力水锤产生的力可以用以下公式计算：F = ΔP × A其中，F是水锤产生的力；ΔP是水锤产生的压力；A是阀门的内径。

4. 采取措施为了避免水锤，可以采取以下措施：- 安装减压阀：通过降低压力来减少水锤效应。

- 安装吸声器：吸收水锤的能量，减少其压力。

- 增加开关阀门速度：减少水锤的产生时间。

- 使用防水锤措施：使用相应的水平面处理装置防止水流势能产生水锤效应。

- 更换阀门类型：更换可控制水流速度的阀门来降低水锤效应。

总结：水锤是由于阀门关闭后产生的瞬间压力峰值，当水流中的动能被迅速转化为静能时产生。

为了减少或消除水锤，需要计算水锤的大小和持续时间，并采取相应的措施。

采取措施的方法包括安装减压阀，安装吸声器，增加开关阀门速度，使用防水锤措施和更换阀门类型等。

水锤效应计算公式水锤效应计算公式。

水锤效应是指在管道系统中由于液体流动突然停止或改变方向而产生的压力波动现象。

这种现象可能会对管道系统造成严重的损坏，因此对水锤效应进行计算和控制至关重要。

本文将介绍水锤效应的计算公式，并讨论如何有效地控制水锤效应。

水锤效应的计算公式可以通过水锤方程来表示。

水锤方程描述了液体在管道中运动时的压力变化情况。

水锤方程的一般形式如下：ΔP = ρ V ΔV。

其中，ΔP表示压力变化，ρ表示液体的密度，V表示流速，ΔV表示流速的变化。

根据水锤方程，当液体的流速突然改变时，会产生压力波动，从而导致水锤效应的发生。

为了更好地理解水锤效应的计算公式，我们可以通过一个实际的例子来说明。

假设有一条长为100米的水平管道，管道内的水流速为10m/s。

如果突然关闭了管道的阀门，导致水流速瞬间降为0，那么根据水锤方程，可以计算出压力的变化。

假设水的密度为1000kg/m³，那么根据水锤方程，压力变化ΔP可以计算如下：ΔP = 1000 10 10 = 100000Pa。

这意味着在管道中会产生10万帕的压力波动，这种压力波动可能会对管道系统造成严重的损坏。

为了有效地控制水锤效应，我们可以采取一些措施。

首先，可以通过合理设计管道系统来减小水锤效应的发生。

例如，可以在管道系统中设置缓冲器或减压阀来减缓压力波动的影响。

其次，可以通过控制阀门的开启和关闭速度来减小水锤效应的发生。

此外，还可以通过改变管道的设计参数，如管道的直径和材质等，来减小水锤效应的影响。

除了以上措施外，还可以通过数值模拟和实验研究来进一步探讨水锤效应的计算和控制。

通过数值模拟，可以对管道系统中水锤效应的发生进行模拟和预测，从而找到合适的控制方法。

通过实验研究，可以验证水锤效应的计算公式，并找到更加有效的控制方法。

总之，水锤效应的计算公式可以通过水锤方程来表示，通过对水锤方程的计算，可以预测和控制管道系统中水锤效应的发生。

第三节水锤计算的解析法(总13页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第三节水锤计算的解析法一、直接水锤和间接水锤（一）直接水锤若水轮机开度的调节时间≤ 2L/c，则在水库反射波到达水管末端之前开度变化已经结束，水管末端只受因开度变化直接引起的水锤波的影响，这种现象习惯上称为直接水锤。

由于水管末端未受水库反射波的影响，故基本方程式(14-5)和式(14-6)中的函数f(t-x/c)，用以上二式消去F(t+x/c)的直接水锤公式从式（14-13）可以看出，当开度关闭时，管内流速减小，括号内为负值，△H为正，发生正水锤，反之，当开启时，△H为负，发生负水锤。

直接水锤的压强界与流速变(V -Vo )和水管特性（反映在波速c 中）有关，而与开度的变化速度、变化规律和水管长度无关。

若管道中的初始流速Vo=5m/s,波速c=1000m/s,在丢弃全负荷时若发生直接水锤，△H将达510m，因此在水电站中直接水锤是应当绝对避免的。

（二）间接水锤若水轮机开度的调节时间>2L/c,则在开度变化终了之前水管进口的反射波已经到达水管末端，此反射波在水管末端将发生再反射，因此水管末端的水锤压强是由向上游传播的水锤波F和反回水管本端的水锤波f叠加的结果，这种水锤现象习惯上称为间接水锤。

显然，间接水锤的计算要比直接水锤复杂得多。

间接水锤是水电站中经常发生的水锤现象，也是我们要研究的主要对象。

二、水锤的连锁方程利用基本方程求解水锤问题，必须利用已知的初始条件和边界条件。

初始条件是水轮机开度未发生变化时的情况，此时管道中为恒定流，压强和流速都是已知的。

对于图14-1的简单管，边界条件是利用A、B两点。

B点的压强为常数，令ζ=△H/Ho，则=0,水锤波在B点发生异号等值反射。

A点的边界条件较为复杂，决定于节流机构的出流规律。

从《水力学》中我们知道水斗式水轮机喷嘴的边界条件可表达为式中v-管道中的相对流速，V=V/Vmax., V为管道中任意时刻的流速，Vmax为最大流速；τ-喷嘴的相对开度，, w为喷嘴任意时刻的过水面积，为最大面积；ζ-水锤相对压强，ζ=（H-Ho）/Ho，H为管末任意时刻的压力水头，Ho为初始水头。

冷热水系统中的水锤现象意大利卡莱菲公司北京办事处舒雪松冷热水管道中的水锤现象指管道中的水流在极短的时间内迅速地停止或加速，因此所造成的有力的冲击。

比如说，在迅速关闭水龙头，或水泵起停时，经常听到‘嘭’一声短暂的闷响。

这就是典型的‘水锤现象’。

这种冲击的能量来自于管道内水流速度突然的改变。

‘水锤’这一名词来源于古代的一种兵器‘攻城槌’，它运用于攻克城墙或城门，它造成的冲击力与水锤现象类似。

图1‘攻城槌’由一个长木棒制成，在木棒的顶端有一个铁锤，它能产生的冲击力大小取决于操作武器的士兵的力量。

（见图1）而水锤力量的大小却由很多因素决定。

管道中静止的水只具有‘潜能’，即由它的定额所决定的能量。

当定额降低并接近海平面时，其潜能减弱并消失。

如果假定海平面为‘0’，高于海平面的海拔高度‘z’,物体质量为m,那么它所具备的能量为mgz：其中‘g’为重力加速度（9.81m/s2）。

如果管道中的水以一定的速度‘v’流动，在潜能上又加入了动能，约为1/2 mv2。

这种运行的能量来源于mv, 它代表了水的运动量，即组成水的每一滴水的运动量总和。

就如前面提到的一样，当猛然关闭阀门或水泵时，水的流速突然变为零（v=0），其动能也消失（1/2 mv2=0）同样它的运动量也消失（mv=0）。

但是，水所具备的能量不可能就这样瞬间溶解，它改变为‘压力波’，以声速在管道内传送。

这就是‘水锤现象’。

它所产生的高压能超过100bar ，而其延续的时间也就仅百分之几秒。

由于其速度如此快捷，管道上的压力表根本无法显示出管道系统内这种瞬间弹性的压力波动。

理论上说，水不能被压缩，但为了更好地解释高压的产生，我们必须承认水是能被压缩的，如同气体一样。

根据Hoorce 定律，如果将1立方米水压缩1bar ，它体积将减少50cm 3。

当关闭一段管道末端的阀门时（如图2所示）。

与阀门接触的水受到压缩，通俗地说, 水‘缩短’了。

因此它的部分动能改变为压力能量。

文章编号:100225855(2005)0420013203作者简介:董真(1964-),男,湖南株洲人,工程师,从事阀门制造方面的研究。

多功能水泵控制阀的水锤特性测试及应用董　真1,丁文敏1,冯　良2(11株洲南方阀门股份有限公司,湖南　株洲　412007;21成都市自来水公司,四川　成都　610036) 摘要　论述了多功能水泵控制阀的水锤防护原理,并通过试验室和实际工程进行了测试。

关键词　控制阀;水锤;测试 中图分类号:TH 134 文献标识码:B The w ater hammer protection characteristic of the multi 2f unctionw ater pump control valve and it is appliedDON G Zhen 1,DIN G Wen 2min 1,FEN G liang 2(11ZHUZHOU SOU THERN VALV E CO.,L TD.ZHUZHOU 412007,China ;21CHEN G DU RUNN IN G WA TET COMPAN Y ,Chen gdu 610036,China )Abstract :This text discussed the water hammer protection principle of the new multi 2function water pump control valve ,and combine the actual engineering application circumstance ,introducing the de 2sign calculation method that should control the valve.K ey w ords :control valve ;water hammer ;test 1　概述水锤控制是给水管道系统设计的一项重要内容。