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管道停泵水锤模拟分析及水锤防护措施建议摘要：本文以长距离输水管线为研究对象，建立水力分析模型，对不同运行工况下停泵水力过渡过程进行分析研究。
主要分析无防护措施停泵水锤水力模型及为消除或减小该现象而采取防护措施后的水锤水力模型。
通过对关阀时间、排气阀，水泵惯量等各种变化工况进行模拟停泵水锤分析，结果表明排气阀可以有效的降低管道负压，关阀时间和水泵惯量对管道正压有调节作用但是对管道负压的调节作用很小。
该模拟分析结果可以缩短泵站和输水管线的设计时间，优化供水工程的投资建设，为泵站和长距离输水管线的安全运行和优化设计提供技术依据。
关键词长距离输水停泵水锤模拟分析防护措施1 引言水锤分析是基于一种水中压力波传导理论的非稳态瞬变流分析技术，对于各种管路系统在水流突变状况下的安全防护具有重要意义。
对于静扬程高、距离长、管道起伏频繁、流速大的长距离输水管线系统而言，在突然停泵、启泵、关阀、开阀等过程中，由于操作不当、防护设施配置不合理或失效等原因引起管路中水流的瞬间急剧变化。
因为管道较长，管线前面的水流速度还是正常的供水流速，而水泵处的水流速度会减小直至为零，因此管线中的水柱会被拉断，产生真空负压；当管道中水柱流速下降，会在自身的重力和负压吸引力的双重作用下产生水柱撞击，形成水锤。
当这种局部压力骤升或突降超过管材、阀门、水泵等设施的承受能力时，就会造成管道爆裂、变形、水泵电机损坏等灾难性事故。
因此，对于长距离输水管线要求必须进行水锤计算分析。
当前，随着水资源短缺和地域分布不均加剧，长距离输水项目建设日益增多，且大多具有距离长、口径大的特点，随着输水距离的增大，沿途地形、地质等也呈日益复杂化趋势。
通过计算机模拟不同工况条件下的的管道压力变化，针对模拟分析结果采取相应的防护措施，确保了供水系统的安全稳定运行。
本文依托某电厂的用水管线，模拟分析了排气阀的设置，水泵的关阀时间，水泵惯量及液压气动罐位置对管线瞬变流动压力波的影响。
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。
长距离输水工程水锤防护分析和工程实践摘要：长距离输水管道工程，因其地势高差起伏较大，扬程较高，易发生水柱分离并造成水锤危害。
因此长距离输水管道工程的设计重点之一就是水锤防护的研究和安全防护。
本文结合工程实例对水锤防护问题进行探讨和分析。
寻找进行优化防护设计及最优方案。
关键词：高位水池；断流弥合水锤；水锤防护；箱式调压塔；恒速缓冲排气阀Abstract: the amount of transporting water pipeline engineering, because of its relief and bigger difference, where the head high, easy to have the separation and the water caused by water hammer hazards. So long water pipe of engineering design is one of the key water hammer protection of research and safety protection. Combining with the project examples of water hammer protection problems are discussed and analyzed. Looking for optimization protection design and the best plan.Keywords: high pools; To flow to bridge the water hammer; Water hammer protection; Box pressure regulating tower; Constant speed buffer discharge valve1、前言随着经济建设的发展，水资源的日益短缺，为了解决生活和工业用水的水源问题，近年来高扬程、大流量、长距离地形复杂的输水管线工程实例日益增多。
水锤产生的原因危害及预防措施谈水锤产生原因、危害和预防措施水锤产生原因、我公司施工的绿城千岛湖度假公寓1#楼工程，空调管道中连接风机盘管的不锈钢软接出现多处断裂，造成吊顶泡水的严重后果。
另外杭州金沙港旅游文化村度假用房某楼也发生了给水铜管管件断裂的事故，同样造成了吊顶泡水的严重后果。
这二起事故都造成较大经济损和负面影响，经现场踏勘和相关情况的了解分析，造成这二起事故的原因为“水锤”。
先说说什么叫水锤、产生水锤的原因及其危害：水锤是在突然停泵或者在阀门关闭或打开太快时,由于压力水流的惯性,产生的水流冲击波,由于象锤子敲打一样,所以叫水锤。
水锤产生的原因是：1、阀门突然开启或关闭。
由于管道内壁光滑，水流动自如，当阀门突然关闭，水流对阀门及管壁，主要是阀门会产生一个压力，后续水流在惯性的作用下，使压力迅速达到最大，并产生破坏作用，这是正水锤。
相反，关闭的阀门在突然打开时，也会产生水锤，叫负水锤，也有一定的破坏力，但没有前者大。
2、水泵突然停止或开启。
水泵起动时，在不到1s的时间内，即可从静止状态加速到额定转速，管道内的流量则从零增加到额定流量。
由于流体具有动量和一定程度的可压缩性，所以，流量的急剧变化将在管道内引起压强过压或过低的冲击，以及出现“空化”现象；水泵停止时，管道中的水靠惯性以逐渐减慢的速度继续向用水点流动，然后流速降到零，管道中的水在重力水头作用下，又开始向水泵倒流，速度由零逐渐增大。
由于管道中水的流速变化，从而引起水锤的发生。
3、管道中存在空气。
空气柱在突然降压或升压时会膨胀或压缩推动水柱运动，这样气推水、水推气，形成水锤。
另外管道向高处输水（高差超过20米）；水泵总扬程（或工作压力）大；输水管道中水流速度过大；输水管道过长，且地形变化大也是产生水锤的原因。
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，产生锤击般噪声，管道接头断开，破坏阀门，严重的造成管道爆裂。
浅谈长距离压力输水工程水锤防护设计摘要：长距离输水工程管线长，管道起伏大，输水安全性要求高，而水锤是影响长距离压力输水工程运行的一个重要因素，根据调查统计，在城市给水阀门和工业企业的给水泵站中，绝大部分水锤事故都属与停泵水锤事故。
本文本工程在对压力系统水锤分析时只对停泵水锤进行分析并提出防护设计措施。
关键词：长距离压力输水管道；停泵水锤；防护设计1、工程概况本长距离输水工程，设计流量：20万m3/d（考虑5%的沿程漏损和水厂自用水后为21万m3/d），从取水泵房至水厂主要采用焊接钢管，双管并联，单线长6.2km，管径为DN1200，壁厚10mm；取水泵房设计地面38.5m，泵进口约37.15米，原水引水管余压约2.5-5m。
水厂设计地面标高97.5m，配水井水位标高101.3m，原水进水余压1.0m。
2、模型建立2.1应用软件简介。
本工程水锤分析软件采用奔特力-海思德软件公司的HAMMER软件，该软件将水锤效应（waterhammer）的复杂原理结合成为简单易用的工程工具，建模以节点和管段的稳态计算结果为基础，协助水利工程师顺利地进行任何复杂的水锤水击水力计算与设计。
2.2建模数据。
水泵参数：4台水泵并联工作，3用1备。
其中PMP-1及PMP-2水泵Q=2188m3/h、H=63m，电机功率560kW。
PMP-3及PMP-4水泵Q=4375m3/h、H=63m，电机功率1000kW。
PMP-4为备用泵。
根据取水泵房内远期水泵配置和原水压力管道平面方案布置图及简化的纵断面图，建立水锤计算模型。
示意如下：由上图可知，管线稳态运行时泵后压力最大为70m，管道沿线各节点压力在70m水头范围内，而设计中要求原水输水管的安全可靠性较高，设计泵站后管道采用D1220X10钢管，管线在远期21万m3/d设计流量时可以保证在流量恒定的前提下安全运行，危及管线系统安全的潜在因素是由于事故停泵而引起的停泵水锤，这也是本设计关注的重点。
长距离供水管线水锤防护措施摘要：水锤是影响长距离压力输水工程安全运行的一个重要因素，不少工程因水锤而引起爆管，造成了严重的经济损失.长距离有压输水管道易发生水锤危害，尤以高扬程多起伏管道水锤防护难度最大，发生水锤的可能性最大。
由于长距离输水工程管线长，管道起伏大，要求输水保证率高，因此工程的安全运行问题越来越受到科研、设计、施工及运行管理人员的重视。
本文结合水锤特征，根据长距离输水管道系统的特点，提出有效的水锤防护措施。
关键词：长距离；输水系统；水锤防护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，对加压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。
由于泵站工程在国民经济建设中作用重大，其安全经济运行也备受人们重视。
1 水锤定义及特性1.1 水锤定义在有压管路中流动的液体，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵或水轮机组突然停车等）使得液体流速发生突然变化，并由于液体的惯性作用，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。
1.2 水锤特性水锤实际上是由于水流速度变化而产生的惯性力。
当突然启闭阀门时，由于启闭时间短、流量变化快，因而水击压力往往较大，而且整个变化过程是较快的。
由于管壁具有弹性和水体的可压缩性，水击压力将以弹性波的形式沿管道传播。
水击波传播过程中，在外部条件发生变化处均要发生波的反射。
发射特性决定于边界处的物理特性。
2 长距离供水管线水锤防护的必要性2.1 水锤产生原因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。
高扬程长距离输水管线停泵水锤分析与防护安荣云1陈乙飞2（1 上海理工大学城市建设与环境工程学院上海200090；2 深圳市华力大机电技术有限公司深圳518034）摘要：借助surge2008软件，结合某实际工程，得出了停泵水锤综合解决措施。
结果显示，对于长距离加压输水管路系统而言，止回阀的关阀方案、弥合水锤的针对性防护措施以及水击防护阀的功能和口径选择是非常重要的。
关键词：水击泄放阀、断流弥合水锤；数值模拟；水锤防护；注气微排阀近年来，长距离翻山越岭的输水项目越来越多。
这些扬程高、距离长、管线多起伏的加压输水管线系统，瞬态水力特性比较复杂，泵站与管线的水锤综合防护是一个值得研究的重大课题。
近几年，笔者参与了多个此类工程的水锤分析和现场调试，积累了一些经验和看法，在此与大家共享。
1 工程概况南方某长距离输水工程总设计流量0.07m3/s，管长总长约22km，采用DN300的钢管进行单管输水，水锤波速为1171.6m/s。
水锤相A65#节点发射μ1＝7454×2/1171.6＝12.72S；或A114#节点发射μ2＝12242×2/1171.6＝20.9S。
吸水池水位339 m，水泵200m @ 70L/S一台；最高节点A065高程493米（7454米处）；次高节点A114高程483.8米（12242米处）。
止回阀处最大静压：ΔZ＝493-340＝153m。
末端节点A186标高363m; 末端水池水位365.8m。
由末端调节阀调节系统流量，使水泵和管线工作在设计状态，结果形成末端余压102m，需要减压调流，还需要分析计算末端调节阀的开阀水锤和关阀水锤，以及可能的调节水锤，限于篇幅，本文不讨论这个也需要认真对待的比较复杂的技术问题。
经调节后管路系统的稳态水力坡度线如图1所示。
流速V=0.9m/s，水力坡度i=3.05‰。
请注意图1 所示的节点编号。
2. 瞬态水力分析2.1 数值计算求解方法水锤模拟计算软件为美国KENTUCKY大学的surge2008，水锤波的特征方程为基于弹性水柱理论的两个基本方程：（1）连续方程 2L H c Qt gA x∂∂=-∂∂ （2）动量方程1()L H Q f Q x gA t∂∂=-+∂∂ 两个非线性偏微分方程的数值求解方法为拉格朗日“波特性法”（Wave Characteristic Method ，简称WCM ），以瞬态管流源于管道系统水力扰动中的压力波的发生和传播这一物理概念为理论基础，通过追踪水锤波的发生、传播、反射和干涉，计算各节点不同时段的瞬态压力值。
长距离大管径输水管道水锤防护技术就现阶段来讲，水锤现象属于长距离大管径输水管道工程中较为常见的故障问题，一直以来都没有受到工程单位的重视。
为了保证供水系统的正常运行，必须对长距离大管径输水管道的水锤防护技术加以重视。
文中在对水锤防护技术的作用和危害进行分析之后，探讨输水管道气水两相流压力的特点，并试着提出水锤防护的优化措施。
标签：长距离；输水管道；大管径；水锤防护技术1、水锤防护技术的作用在对长距离大管径输水管道的水锤防护技术进行设计时需要经过繁琐的计算过程方可确定最佳的设计方案，也是因为水锤计算涉及的数据较多，计算困难较大，使水锤防护不利问题成为长距离大管径输水管道中较为常见的问题之一，对工程质量和使用性能的影响也是极大的。
在泵站建设系统中将水锤防护不利的问题作为泵站建设的首要问题来看待，可见，水锤防护不利对工程造成的重要影响。
2、水锤防护不佳的危害因水锤防护技术不佳所引发的事故类型有很多，且极具危害性，例如，水管破裂事故的发生会对周边区域的供水系统造成严重影响，如果不能采用有效的措施进行及时处理，将会导致大规模区域的用水情况受到影响，为居民的生活带来不便；水锤防护技术不佳造成的止回阀上顶盖和壳体出现破损现象，此类问题如果没有特定的检修维护机制很难及时发现，会形成大量的水资源浪费，对我国的资源利用率带来一定影响，较为严重的情况还会使水泵站面临被淹没的风险。
3、长距离大管径平坦地区输水管道的气水两相流压力特点针对平坦区域的长距离大管径输水管道而言，从管道的充水阶段到运行阶段水流可以呈现出六种流态，分别是层状、波状、气团状、泡沫状、段塞状和环状。
其中的层状和波状仅在管道充水阶段有所展示，而泡沫状、气团状和环状均属于过度流态，存在的时间相对较短，为此，段塞形态属于平坦区域管道水流的常态。
除此之外，段塞流态中还存在大气囊形态的特例现象，但在实际运行中这种形态并不常见，管道内的水流还是以段塞流态为主。
这就代表管道内的气体存在形式是以独立气囊的状态为主，这样才能形成段塞流态的水流。
110科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald1 水锤的产生在压力管道中因流速剧烈变化,从而在管路中产生一系列急骤的压力交替变化的水利撞击现象称为水锤现象。
水锤计算公式:H=V*C/g;其中:H:表示压力升高;V:表示水流速度的变化率;C:表示水锤波的波速;g:表示重力加速度。
上述公式基本上解释了水锤,即压力波,产生的原因和影响其大小的因素。
水流速度的突然变化,即是产生水锤的根本原因。
只要水的流速发生变化,系统压力必然发生变化。
根据上述的计算公式,我们可以简洁地得到如下的结论:减缓水在系统中的流速变化,降低机械波的传递速度。
系统中因事故工况而产生的压力变化就会减弱,水锤就可以得到控制。
2 水锤分类在供水系统中,工程人员常遇到的水锤工况是所谓“停泵水锤”。
可能出现的工况为:试运行时,单泵运行关停水泵引起压力波动;正常运行时,人为事故停泵,单泵或多泵。
系统突然掉电。
由于水泵的突然关停,水泵之后的管道内,会出现压力下降。
水锤波会快速向水流相同的方向传递。
到达终点后(或终点阀门,或者水池,或者管网)水锤波会返回,返回的压力波会使水泵后管道的压力升高。
压力波遇到止回阀的阻挡后,会继续返回,在管道中进行阻尼震荡,慢慢平稳在静水压线上。
如果,在开始的压力下降中,压力下降至负10m左右时,水会出现冷沸的现象。
在实际当中,我们看似水断流了,水柱被拉断。
当压力波返回时,该管段处的水由气迅速转变成液态水,压力会集聚升高,便是常说的水柱弥合现象。
这样的水锤在实际当中破坏性大,被称为“非常水锤”。
3 水锤计算3.1关于空管充水排气量的计算首先,空管充水的流速应当得到控制,否则会产生正向水锤,可能威胁管道的安全。
其次,空管充水不能单单依靠空气阀来控制,而是水泵控制,管线隔离阀门等各种运行方式的综合作用。
在控制充水速度的同时,利用简单的公式,可以通过计算出阀门的位置以及口径。
长距离重力流输水管线水锤计算及防护研究摘要：我国幅员辽阔，水资源地域分布不均是影响区域性经济发展的重要因素。
近年来，长距离重力流输水管线因其不需要额外增设动力设备、沿程水量损失小、污染小等优点，在跨地区、跨流域等输水工程中得到了广泛应用，一定程度上缓解了水资源地域分布不均的问题。
然而，长距离重力流输水管线的布置受地形和人类建筑的影响较大，无法完全实现最佳布置方案，因此增加了其运行风险。
各类水锤现象是长距离重力流输水工程面临的重大问题，输水管路和各类元器件的破坏以及管路周边发生的水事故大多与水锤现象有关，因此有必要对长距离重力流输水工程潜在的水锤现象进行诊断并加以预防。
基于此，对长距离重力流输水管线水锤计算及防护进行研究，以供参考。
关键词：长距离重力流；输水管线；关阀水锤；组合关阀；水锤防护引言随着科技的发展电子计算机技术的发展，电算求解已经广泛应用于水锤计算中。
计算机求解水锤的基础也是微分方程并借助于特征线法，将基本方程转化为便于计算机运算的有限差分方程，计算机技术能解决复杂管路系统以及边界条件水锤问题，其优点是计算精准度高，计算效率也能大幅度提升。
1概述本工程为“柳城县集镇水厂改造提升工程-太沙东片区（一期）项目”，建设地点位于柳城县太平镇、沙埔镇、东泉镇。
主要建设规模为：项目水厂设计总供水规模为 5.0 万m³/d，该项目为一期工程，设计供水规模为 2.0 万m³/d。
主要建设内容为取水泵房、净水厂、加压泵站及配水主干管，取水泵房、净水厂内建设取水、净水设施及配套附属设施。
输配水管道铺设安装取水泵房出水口至新建净水厂输水主管长1250m，铺设安装净水厂至3个集镇输水主干管。
新建配水管网总长59.27km。
本工程为长距离重力流输水管线，各类水锤现象是长距离重力流输水工程面临的重大问题，对水锤的防护首先需要对水锤产生机理进行深入了解，国内外学者在对水锤现象的微观机理进行研究时，多采用三维数值模拟和物理模型试验的方法，根据几何相似建立小尺度模型进行模拟分析，采用ＣＦＤ（ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ）方法对直管路不考虑空化和考虑空化时的水力过渡过程进行了计算分析；采用实验和数值模拟的方法，发现ＣＦＤ可以成功地应用于水锤现象的模拟；采用三维ＣＦＤ方法对起伏管道内水－气耦合作用的瞬变过程进行建模和模拟，揭示了含气水锤的瞬变特性；采用三维ＣＦＤ方法对具有坡度的直管路系统进行了水柱分离研究，并同试验结果进行了对比分析，验证了其可靠性。
