55水击现象汇总
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水击的名词解释水击是指在液体管道中由于突然关闭阀门、快速关泵或其他原因引起的水流的冲击现象。
水击通常伴随着巨大的压力波、噪声以及可能的管道破裂或设备损坏。
这一现象不仅常见于日常生活中的供水系统和给水排水工程,也在许多工业领域中发生。
水击的发生原因可以从物理和工程角度来解释。
当液体管道中的流动状态发生突变时,液体的动能会突然丧失,产生超压现象,导致水击发生。
水击的原因包括管道突然关闭、泵的快速关停、闸阀闸板突然关闭、水流速度突变等。
水击现象并非仅仅是水管爆裂或水龙头噪声大的表面问题。
它也可能给管道系统带来许多隐藏的问题,如管道的振动和应力集中,设备的磨损和损坏等。
特别是对柔性管道而言,由于其较低的刚度,更容易受到水击的影响,因此在工程设计和运行中需要特别注意。
在日常生活中,我们常常会遇到水击现象。
当我们在家中使用水龙头,突然关闭水流,就会听到明显的噪音,这就是由于水击效应导致的。
同样,在供水系统中,当阀门关闭速度过快时,也会产生水击现象。
这不仅会给管道系统带来噪声问题,还可能对管道和水泵等设备造成损坏。
工程领域中,水击问题更加复杂且严重。
例如,在一座大型水电站中,当发电机组突然停机,液压系统急速关闭时,就会产生严重的水击现象。
这不仅可能损坏供水系统中的各种设备,还可能对整个水电站的运行安全造成威胁。
为了解决水击问题,工程师们采取了一系列的措施。
其中包括增加管道的刚度和强度,安装减压泄水装置,调整闸阀关闭速度,使用液压缓冲器等。
这些方法可以减缓或消除水击现象,并保护管道系统和设备的安全运行。
此外,研究水击现象对于改进水力学理论和工程实践也具有重要意义。
通过深入研究水击的发生机理和规律,可以优化管道系统的设计和运行方案,提高水力设备的工作效率,减少能源消耗和环境污染。
总之,水击是一种由于液体流动突变引起的冲击现象,它在日常生活和工程实践中都非常常见。
水击不仅会产生噪声和管道破裂等问题,还可能对工程设备带来隐藏的损害。
管道的水击现象及其防护 Final revision by standardization team on December 10, 2020.管道的水击现象及其防护摘要:水击是指压力瞬变过程,是管路中不稳定流所引起的一种特殊重要现象。
本文介绍了水击现象的定义、理论、形式和形成原因。
概述了水击现象的危害并论述了管道水击的防护措施。
关键词:管道水击现象危害防护措施1 水击现象在日常生活中,我们碰到的水流不稳定现象很多。
当我们快速关闭水龙头或关闭闸阀和水轮机导水叶时,在关闭过程中,随着阀门开度的减少,管道中的流速也逐渐减小,由于水流的动量快速变化,在闸阀的上游部分将产生压力升高;而在下游部分(如在尾水管中)产生压力降低。
当开启阀门或水轮机导水叶时,管道中的流速逐渐增大,在导叶上游部分产生压力降低,而在其下游部分(如在尾水管中)产生压力升高。
特别是在水电站或水泵站的有压引水系统中,通常用导叶或阀门调节流量,以达到适应水电站出力变化或水泵站供水量变化的生产要求。
这种调节往往是快速的,因此必然引起有压引水管道中的流速发生急剧变化,伴随着将产生管道中液体内部压强迅速交替升降的水力现象。
这种交替升降的压强作用在管道、阀门或其他管道元器件上好像锤击一样,故称这种有压非恒定流为水击现象,简称水击。
交替升降的压强称为水击压强[1]。
水击现象的定义水击是指压力瞬变过程,是管路中不稳定流所引起的一种特殊重要现象。
当由于某种原因引起管路中流速突然变化时,例如开关阀门过快、突然断电停泵,都会引起管内压力突然变化,造成水击。
当急剧变化的压力波波前通过管路时,产生一种声音,犹如用锤子敲击管路时发出的噪音,故水击亦称水锤[2]。
水击理论弹性水击理论考虑液体的压缩性和管材的弹性,在管道各个截面上液体的流速是位置与时间的函数,V=f(x,t)。
弹性水击理论适用于长距离和液体流速较大的管道,实践证明,这个理论与实际情况相符。
刚性水击理论忽略液体的压缩性与管材的弹性,把管道内的液体视为一条整体的“刚性水柱”,在管道各个截面上的液体流速只是时间的函数,而与位置无关,V一f(t)。
水击现象演示12自循环水击综合实验仪如下图所示:1、恒压供水箱;2、水击扬水机出水管;3、气压表;4、扬水机截止阀;5、压力室;6、调压筒;7、水泵;8、水泵吸水管;9、供水管;10、调压筒截止阀;11、水击发生阀;12、逆止阀;13、水击室;14、集水箱;15、底座。
水泵7能把集水箱14中的水送入恒压供水箱1中,水箱1设有溢流板和回水管,能使水箱中的水位保持恒定。
工作水流自水箱1经供水管9和水击室13,再通过水击发生阀11的阀孔流出,回到集水箱14。
实验时,先全关阀10和4,触发起动阀11。
当水流通过阀11时,水的冲击力使阀11向上运动而瞬时关闭截止水流,因而在供水管9的末端首先产生最大的水击升压,并使水击室13同时达到这一水击压强。
水击升压以水击波的形式迅速沿着压力管道向上游传播,到达进口以后,由进口反射回来一个减压波,使管9末端和水击室13内发生负的水击压强。
通过阀11和12的操作过程观察到水击波的来回传播变化现象,即阀11关闭,产生水击升压,使逆止阀12克服压力室5的压力而瞬时开启,水也随即注入压力室内,并可看到气压表3随着产生压力搏动。
然后,在进口传来的负水击作用下,水击室13的压强低于压力室5,使逆止阀12关闭,同时水击阀11在负水击和阀体自重的共同作用下,向下运动而自动开启。
这一动作既观察到水击波的传播变化现象,又能使本实验仪保持往复的自动工作状态,即阀11开启,水自阀孔流出,又回到这一动作的初始状态,这样周而复始,阀11不断地启闭,水击现象也就不断地重复发生。
通过逆止阀12、压力室5和气压表3组成水击压强的定量观察装置,随水击的每次升降压,通过逆止阀12都向压力室5注入一定的水流,而压力室5是密闭的,这样就可从与压力室5相连的气压表3上测量压力室5空腔中的压强,如是逆止阀12不开启时的压强就是产生的最大水击压强值。
水击的利用是由图中1、9、11、12、13、5、4、2等组成的水击扬水机来演示的。
1 水击及其危害水击是压力管道中一种重要的非恒定流。
当压力管道中的流速因外界原因而发生急剧变化时,引起液体内部压强迅速交替升降的现象,这种交替升降的压强作用在管壁、阀门或其他管路元件上好像锤击一样,称为水击。
水击引发的压强的升高或降低,有时会达到很大的数值,处理不当将导致管道系统发生强烈的震动,引起管道严重变形甚至爆裂。
因此,在压力管道引水系统的设计中,必须进行水击压力计算,并研究防止和削弱水击作用的措施。
2 水击压力防护措施为确保管道安全运行,除在设计中慎重考虑外,更应加强管理,制定和遵守严格操作规程。
水击压力计算公式表明:影响水击压力的主要因素有阀门起闭时间、管道长度和管内流速,因此,可针对以上因素在管道工程设计和运行管理中采取以下措施来避免和减小水击危害。
(1)操作运行中应缓慢启闭闸门以延长闸门启闭时间,从而避免产生直接水击并可降低间接水击压力。
(2)由于水击压力与管内流速成正比,因此在设计中应控制管内流速不超过最大流速限制范围。
但有时管道中的流量是一定的,管径一般由动能经济计算确定,减小流速意味着加大管径。
用减小流速的办法降低水击压强,往往是不经济的,一般并不采用。
但在一定的条件下,例如适当的加大管径可以免设调压井时,采用这一措施可能是合理的。
(3)由于水击压力与管道长度成正比,因此在设计中可隔一定距离设置具有自由水面的调压井或安装安全阀和进排气阀,以缩短管道计算长度并消减水击压力。
减压阀适用于引水管道较长和不担任调频任务的中小型水电站是比较经济的。
但由于减压阀在电站机组增加负荷时不起作用,不能改善电站运行的稳定性,电站在变动小负荷(机组额定出力15%以下)时减压阀不动作,因而恶化了机组的速动性,这种一般采用调压井减小水击压强。
水击压头H=a•△V/g= a•(V0-V)/g其中:V0-水击前的流速,米/秒V-水击后的流速,米/秒g-重力加速度,米/秒2a-水击波传播速度,米/秒,与管径、壁厚、管道材质、管道弹性模量、介质密度、介质的体积弹性系数、管道的固定情况有关可见,对输送某种介质的某条管道,水击压头的大小与水击时管道流速的变化量成正比(注意流速应有方向性,假设某方向为正,即反方向应为负)第四节输油管道中的水击一、水击产生的原因及其危害水击现象,是指在压力管路中,由于某种原因而引起流速变化时,引起的管内压力的突然变化。
原因:1)送汽前未进行暖管和疏水;2)送汽时主汽阀开得过快、过大;3)锅炉负荷增加过急或发生满水,汽水共腾等事故,蒸汽大量带水处理方法:1)开启管道上的疏水阀,进行疏水;2)锅炉水位不要过高,维持正常水位;3)加强水处理工作,保证给水和锅水质量,避免发生汽水共腾以下几种情况蒸汽管道水击现象比较普遍:(1)蒸汽管道由冷态备用状态投入运行,因进汽阀门开启过快或过大致使管道暖管不足;或是管道疏水未开启及疏水管堵塞时,管道比较容易发生水击。
(2)汽轮机或锅炉负荷增加速度过快,或是锅炉汽包发生满水、汽水共腾等事故,使蒸汽带水进入管道。
(3)运行的蒸汽管道停运后相应疏水没有及时开启或开度不足,在相关联的进汽阀门未关闭严密情况下,漏入停运管道内的蒸汽逐渐冷却为水并积聚在管道中,在一定时间后,管道将发生水击。
蒸汽管道发生上列水击现象时,主要的征象一是管道系统发生振动,管道本体、支(吊)架及管道穿墙处均有振动,水击越强烈振动也越强烈;二是管道内发出刺耳的声响,但不同情况下的水击时发出的声响各有特点,如投运时暖管或疏水不足的管道多阶段性地发出“咚咚”的声响;而蒸汽带水进入管道则多发出类似空袭警报声的连续啸叫声;停运后的蒸汽管道如前述发生水击时多阶段性的发出如金属敲击般的尖锐声响。
第三种征象是蒸汽带水进入管道时,在管道的法兰结合处易发生冒汽现象,水击严重时,法兰垫被冲坏致使大量漏汽。
蒸汽管道水击的防范与处理发生过多次水冲击的管道,常出现支吊架松脱焊口泄漏等故障,因此,在热力管道设计规程中明确规定,对于不经常流通的管道死端,以及管段的低位点,均应考虑设置疏水阀、疏水管。
虽然从管道的设计安装时就充分考虑防范发生管道水击的可能,但实际运行中,因种种原因仍比较容易遇到前述的各种水击现象,所以在实际遇到时应采取相应的处理处理方法及防范措施:(1)在管道投运时发生水击,可关小或关闭进汽阀以控制适当的暖管速度,并及时开启蒸汽管道疏水阀,若疏水管堵塞,手摸裸露处不烫手,则反复敲打,必要时更换。