泵站水击水锤及其防护

水泵输送管线发生水锤的原因及防护水锤又称水击。

水(或其他液体)输送过程中，由于阀门突然开启或关闭、水泵突然停车、骤然启闭导叶等原因，使流速发生突然变化，同时压强产生大幅度波动的现象。

长距离输水工程应进行必要的水锤分析计算，并对管路系统采取水锤综合防护计算，根据管道纵向布置、管径、设计水量、功能要求，确定空气阀的数量、型式、口径。

1水锤发生的原因、分类1.1引起水锤过程的原因(1)启泵、停泵、用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、使水流速度发生急剧变化的情况。

(2)事故停泵，即运行中的水泵动力突然中断时停泵。

较多见的是配电系统故障、误操作、雷击等情况下的突然停泵。

1.2水锤破坏主要的表现形式(1)水锤压力过高，引起水泵、阀门和管道破坏；或水锤压力过低，管道因失稳而破坏。

(2)水泵反转速过高或与水泵机组的临界转速相重合，以及突然停止反转过程或电动机再启动，从而引起电动机转子的永久变形，水泵机组的剧烈振动和联结轴的断裂。

(3)水泵倒流量过大，引起管网压力下降，水量减小，影响正常供水。

1.3.水锤的分类与判别(1)按产生水锤的原因可分为：关（开）阀水锤、启泵水锤和停泵水锤；(2)按产生水锤时管道水流状态可分为：不出现水柱中断与出现水柱中断两类。

前者水锤压力上升值△H通常不大于水泵额定扬程HR或水泵工作水头H0称正常水锤；后者当水柱再弥合时，水锤压力上升值较高，常大于HR或H0，是引起水锤事故的重要原因，故称非常水锤。

所谓水柱中断，就是在水锤过程中，由于管道某处压力低于水的汽化压力而产生，即：Pi/γ+Pa/γ≤Ps/γ(1-1)式中： Pi/γ—管道中某点的压力（M）；Pa/γ—大气压力（M）；Ps/γ—水的饱和蒸汽压力（绝对压力），在常温下取2-3M；γ—水的容重。

(3)对于关（开）阀水锤，与关（开）阀时间T。

有关可分为：直接水锤：Tc＜Tγ（1-2）间接水锤：Tc＞Tγ (1-3) 式中：Tγ—水锤相（秒），见公式（1-12）。

关于停泵水锤的分析及防护摘要：介绍了停泵水锤的危害及其防护措施，并且介绍了在具体的技术条件下，通过电算法这种水锤计算来正确进行停泵水锤分析、判断停泵水锤危害，从而采取有效地防护措施来消除其危害。

关键词：停泵水锤防护措施特征线法随着城市化建设的进展，各类泵站也日益增多，而如何保证泵站及管路系统安全运行，免遭水锤破坏，越来越重要。

在压力管流中因流速剧烈变化引起动力转换，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，称为水锤现象。

水锤是流体的一种非恒定流动，及液体运动中所有空间点处的一切运动要素（流速、加速度、动水压强、切应力和密度等）不仅随空间位置而变，而且随时间而变。

1. 停泵水锤的危害在安装有离心泵的水泵站中，因突然事故断电或其他原因而突然（开阀）停泵时，则在压水管内首先产生压力下降；随后视流速大小及管路系统情况而产生程度不同的压力上升，即停泵水锤。

泵站中发生水锤事故的现象，较为普遍，其中以地形复杂、高差起伏较大的我国西北、西南地区，尤为突出。

根据以前各地区有记录的水锤事故调查可看出：泵站中多数水锤事故的结果是轻则水管破裂，止回阀的上顶盖或壳体被打坏大量漏水，造成暂时供水中断事故；重则酿成泵站被淹没，泵船沉没等严重事故。

个别的，还因泵站水锤事故，造成冲坏铁路路基、损坏设备、伤及操作人员造成人身伤亡等次生灾害。

在农田灌溉泵站中，常因扬程高、流量及功率较大，故其水锤危害及影响毫不亚于给水工程系统，人们还特别将泵站水锤的危害列为泵站三害（即水锤、泥砂、噪声）之一。

2. 停泵水锤防护措施泵系统中停泵水锤这一水力过渡是由降压开始的。

因此，目前已有多种防护措施来解决这类由降压波的发生与传播开始的水锤升压问题，其出发点多数是建立在对停泵水锤危害的早期防治上并大致可归纳为四种类型：2.1 注水（补水）或注空气（缓冲）稳压，从而控制住系统中的水锤压力振荡，防止了真空和断流空腔再弥合水锤过高的升压。

属于这种类型的有（双向）调压塔、单向调压塔或单向调压（水）池、空气罐以及注空气(缓冲)阀等。

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。

水锤（水击）的产生、危害与防护措施水锤又称水击。

是指水或其他液体输送过程中，由于阀门突然开关、水泵骤然启停等原因，流速突然变化且压强大幅波动的现象。

突然停电或阀门关闭太快，由于压力水流的惯性，产生水流冲击波，就象锤子敲打一样，我们称之为水锤。

供水管道壁光滑，后续水流在惯性的“帮凶”下，水力迅速达到最大，所以容易造成破坏作用（如破坏阀门和水泵等），这就是水力学中的“水锤效应”，也叫正水锤；相反，阀门或水泵突然开启，也会产生水锤效应，叫负水锤。

这种大幅波动的压力冲击波，极易导致管道因局部超压而破裂、损坏设备等。

所以水锤效应防护是供水管道工程设计施工中必须要考虑的关键因素。

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。

7、不规范的施工是给水管道工程存在的隐患7.1如三通、弯头、异径管等节点的水泥止推墩制作不符合要求。

水锤效应的危害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。

消除或减轻水锤的防护措施对于水锤的防护措施很多，但需根据水锤可能产生的原因，采取不同的措施。

1、降低输水管线的流速，可在一定程度上降低水锤压力，但会增大输水管管径，增加工程投资。

输水管线布置时应考虑尽量避免出现驼峰或坡度剧变减少输水管道长度，管线愈长，停泵水锤值愈大。

由一个泵站变两个泵站，用吸水井把两个泵站衔接起来。

停泵水锤的大小主要与泵房的几何扬程有关，几何扬程愈高，停泵水锤值也愈大。

高扬程泵站输水系统水锤防护研究高扬程泵站输水系统水锤防护研究摘要：水锤是指液体在管道系统中产生的压力冲击波，常常给管道和设备带来严重的损坏。

本文以高扬程泵站输水系统为例，研究了水锤的形成原因、传播规律以及相应的防护措施。

通过数值模拟和实验验证，得出了一些重要结论，为高扬程泵站输水系统提供了有效的水锤防护方法。

一、引言高扬程泵站输水系统是大型水利工程中常见的一种形式。

由于其工作条件的特殊性，输水系统中常常产生水锤现象。

水锤是指在管道系统中液体由于突然阻塞或突然关闭等原因，产生压力波动，造成系统中压力急剧变化的现象。

水锤常常给管道和设备带来严重的破坏，因此研究水锤的发生机理和防护方法对于输水系统的正常运行至关重要。

二、水锤的形成原因1. 突然关闭阀门：当阀门突然关闭时，流体在短时间内被阻塞，形成压力积累，最终产生水锤。

2. 突然开启阀门：当阀门突然开启时，流体会突然加速，形成压力波动，也会产生水锤。

3. 泵组启动和停机：泵组启动和停机时，流体的加速和减速过程中，也会产生压力波动和水锤。

三、水锤的传播规律1. 波的传播速度：在管道中，波传播的速度由波的声速和介质的物性决定，对于绝大多数输水系统，波的传播速度可以近似为管道内的流体速度。

2. 波的幅值和衰减：在波传播过程中，波的幅值会随着距离的增加而逐渐衰减，但衰减速度取决于管道的几何形状和材料的特性。

四、水锤的防护措施1. 安装减压阀：减压阀可以通过调节管道中的压力，有效减少水锤的发生。

减压阀的选择应根据实际需要和泵站工作条件进行合理设计。

2. 安装缓冲罐：缓冲罐可以起到减缓水锤的作用，通过调整缓冲罐的容积和位置，可以有效减少水锤的压力波动。

3. 改变管道结构：合理设计管道的几何形状和材料，可以改变水锤波的传播速度和幅值，从而减少水锤对管道和设备的损害。

4. 安装波动吸收器：波动吸收器可以吸收水锤波的能量，减少波的幅值和衰减速度，从而保护管道和设备的安全。

水锤的危害及预防在压力管道中，由于某种外界原因（如阀门突然关闭或开启，水泵机组突然停车等），使得水的流速突然变化，从而引起压强急剧升高和降低的交替变化，这种水力现象称为水锤，也称水击。

一、水锤的危害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，造成的危害有：1、引起管道强烈振动，管道接头断开，破坏阀门，严重的造成管道爆管，沿途房屋渍水，供水管网压力降低。

2、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。

3、造成人身伤亡等重大事故，影响生产和生活。

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、水锤的预防措施㈠开（关）阀水锤1、开关水锤有直接水锤和间接水锤，延长开阀和关阀的时间，可避免产生直接水锤。

2、离心泵、混流泵应在阀门关至15%—30%时而不是全关时停泵，这样可以降低水泵出口压力，防止水泵振动及延长阀门使用寿命。

对于轴流泵在泵出口一般不应设阀门。

㈡启泵水锤1、排除管道空气，使管道充满水后再开启水泵。

凡是长距离输水管道的隆起处各点应设置自动排气阀或设置充水设施。

2、当水泵必须在空管启动时，可采用分阶段开阀启泵方式。

⑴先将水泵出口阀门打开15%—30%（蝶阀可先开150—300），管道上其余阀门全部开启。

⑵然后启动水泵。

⑶待管道充满水后再将水泵出水口阀门全开或开到所需的角度。

3、设有止回阀的水泵⑴在止回阀前设自动排气阀。

⑵在止回处设旁通阀。

⑶事故停泵后，应待止回阀后管道充满水再启动水泵。

⑷启泵时水泵出口阀门不要全开，否则会产生很大的水冲击。

据调查分析国内几个泵站的重大水锤事故多在这种情况下产生。

㈢停泵水锤给水管中的水在断电后的最初瞬间，主要靠惯性以逐渐减慢的速度继续向水池方向流动，然后流速降到零。

浅析停泵水锤危害及防护措施摘要水锤是指水泵突然停止或开启导致水的流速变化而造成的压强大幅度波动的现象，而停泵水锤往往会对生产造成巨大的影响，严重的还会对安全造成重大的威胁，但停泵水锤也并不是不能防护的，文章分析并详述了许多能够有效地防止停泵水锤的产生的方法。

关键词水锤、水击、停泵安全、防护消除一、水锤效应简介水锤又名为水击，是指水在传送的过程中，水泵突然停止、突然开启或关闭导叶、突然开启或关闭阀门而产生的流速变化同时使压强大幅度波动的现象。

而在给水泵启动与停止时通过水流冲击管道而产生的严重水击则称之为水锤效应。

水管内壁是光滑的水能在其中流动自如。

当突然关闭阀门或是给水泵停止水流就会到达阀门和管壁并对其产生一个压力。

由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，水力迅速达到最大，并产生破坏作用，这就是水力学当中的“水锤效应”，也就是正水锤。

同时相反的，当突然打开关闭着的阀门或者是给水泵启动也能够产生水锤。

水锤产生的瞬时压强非常的大，能够达到管道中正常工作压强的几十倍甚至是数百倍。

这种大幅度压强波动，可导致管道系统产生强烈振动或噪声，并可能破坏阀门接头。

会对管道系统产生巨大的危害，严重的甚至破坏管道系统。

水锤效应的破坏性大致有以下几点：由压强过高而引起管子的破裂或是压强过低而导致管子的瘪塌，同时还会损坏阀门和固定件。

在短时间内，水的流量从零猛到额定流量。

由于流体具有动能和一定程度的压缩性，因此在极短的时间内流量的巨大变化将引起对管道的压强过高和过低的冲击。

压力冲击将使管壁受力而产生噪声，犹如锤子敲击管道一样，故称为水锤效应。

二、发生停泵水锤的主要原因停泵水锤的产生往往与电力系统故障或是水泵机组的机械故障有分不开的关系，这些故障往往会导致水泵机组突然停运，造成开阀停车时在水泵管路中水流速度发生递变而引起压力递变。

如今自动化程度不断提高水泵的开启与停止也早已实现了远程操作，这种进步虽然使工作变得轻松便捷，然而也使其增加了许多安全隐患。

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。

停泵水锤的危害及预防水锤也称水击，是压力管道中由于水流速度发生骤然变化而引起压力变化的一种水力过渡现象，也称瞬变流。

即在压力管道中，当水流因某种原因而产生流速的急剧变化时，由于流体的惯性作用而引起管道内液体的压力升高或降低。

它对水泵机组和管道系统的危害性很大。

一般情况下，水泵在正常运行和正常停泵过程中是不会发生水锤的。

水锤现象分类从不同角度，水锤现象可分为4类：（1）按关阀历时与水锤相的关系分为直接水锤现象和间接水锤现象；（2）按水锤波动情况可分为水柱连续水锤现象和水柱分离水锤现象；（3）按水锤水力特性可分为刚性水锤现象和弹性水锤现象；（4）按水锤成因的外部条件可分为启动水锤现象、关阀水锤现象和停泵水锤现象。

水锤计算方法水锤分析计算可以采用解析法、图解法、特征线法以及有限元法。

解析法和图解法忽略了摩擦阻力的影响，对复杂边界条件的处理也比较粗糙，计算精度较差。

采用有限元法计算机用时并不减少，且边界条件处理不如特征线法方便。

采用特征线法，可较精确地考虑沿程摩阻和局部摩组队水锤计算的影响，能方便地处理各种复杂边界条件，如串联管道、分岔管道、阀门、调压室、机组等处的边界条件，计算精度可以大大提高。

停泵水锤有哪些危害停泵水锤是水锤现象的一种，是由于泵站工作人员失误操作、外电网事故跳闸以及自然灾害（大风、雷击、地震）等原因，导致水泵机组突然断电，造成停车而在泵站及管路系统中发生的水锤现象。

根据调查发现，很多的水锤事故都属于停泵水锤事故，其对泵房和管路的安全有极大的威胁，国内有几座水泵房曾发生停泵水锤而导致泵房淹没或管路破裂。

水锤现象的延续时间虽然短暂，但它造成的工程事故不容忽视，轻则水泵机组产生振动和水力撞击噪声；严重时，水泵机组震坏，管道锤裂造成停水事故。

如因事故停泵在管路中产生水柱分离和断流弥合水锤，则其破坏力更为严重。

停泵水锤，如何防护由于停泵水锤可能导致泵站和输水系统发生严重事故，因此有必要根据具体情况采取相应的措施来消除停泵水锤或消减水锤压力。

浅谈停泵水锤现象及防护措施随着我国城市化进程的加快和人民生活水平的日益提高，大量的泵站工程被修建以满足供水需求，而其中对泵站供水系统安全危害较大的就是水锤事故的发生。

本文在前人研究的基础上，对水锤现象中最为严重的停泵水锤现象进行了分析与研究，以期能够为今后的泵站建设提供一定的理论基础。

标签：停泵水锤；危害；防护措施1 前言一直以来，如何有效地解决水锤的危害是泵站供水系统安全运行的重中之重，近几十年来国内外关于水锤的研究越来越深入，也取得了显著的成果。

本文对水锤的相关概念进行简要介绍，并阐述了停泵水锤的危害及几种防护措施。

2 水锤现象的概述2.1 水锤的基本概念从原理的角度上来看，水锤指的主要是管道中水流的速度发生较大的变化，从而出现压力激烈升降，导致水力冲击的情况。

如今，国内外大多数都将管路系统所发生的各种水锤现象，统称为“泵站管路系统水力过渡过程”，这个名称包括了所有水锤现象[1]。

2.2 水锤的分类从目前泵站方面的信息汇总来看，如今的水锤有多种情况的出现，从不同的角度划分，可分为以下四类：（1）根据水锤相和关阀历时的关系，可分为间接水锤和直接水锤；（2）根据发生原因的外部条件，可分为启动水锤，关阀水锤和停泵水锤；（3）根据水锤的水力特性，可分为刚性水锤和弹性水锤；（4）根据的水锤的波动现象，可分为无水柱的分离水锤和有水柱的分离水锤。

2.3 水锤的危害虽然在当前，水锤出现的时间很短，但是由于其发生时能够产生难以抗拒的巨大冲击力，而这种冲击力能够对设备乃至具体的施工人员造成较大的威胁，因此其危害不容小觑。

水锤会使压力在管道正常工作压强的几倍到几十倍的大范围波动，它会造成管道的剧烈振动和管道接头的断开，过高的压强甚至会造成管道爆裂，供水管网的压力变低。

而压强过低又会导致管道的塌陷，损坏阀门和固定件，从而导致水泵反转，破坏泵房内设备和管道，泵房被水淹没，造成较大的经济损失[2]。

我国西部地区的泵站水锤事故频频发生。