核岛重要厂用水系统停泵水锤计算分析

停泵水锤计算案例想象一下，有这么一个超级简单的供水系统，就像你家院子里自己搞的一个小水泵抽水装置，给小花园浇水的那种。

这个小水泵呢，它以一定的速度把水从一个小水池里抽到一根长长的水管里，这个水管直径假设是5厘米（就这么个方便计算的数哈），长度呢，算它20米吧。

水泵正常工作的时候，水流速度稳定在每秒2米。

这就好比一群小水人儿，排着整齐的队伍，每秒前进2米的速度在水管里行军呢。

现在突然停泵了，就像小水人儿的指挥官突然喊“停”！这时候水锤现象就可能要出现啦。

我们先得算出水管里水的惯性力，这就跟汽车突然刹车，车上的东西因为惯性往前冲是一个道理。

根据一些物理知识（别怕，很简单的），惯性力的公式大概是这样：F = ρ × V × L × a，这里的ρ是水的密度，我们都知道水的密度大概是1000千克每立方米；V就是水管的体积，V = π × (r^2) × L，r是半径，r = 2.5厘米也就是0.025米，L是水管长度20米；a是水的加速度，这个加速度可以根据水流速度的变化和时间来算，假设这个水泵停止的时间特别短，比如0.1秒（就是一瞬间就停了），那加速度a = (2)/(0.1) = 20米每二次方秒。

先算水管体积V = 3.14 × (0.025^2) × 20 = 0.03925立方米。

然后算惯性力F = 1000 × 0.03925 × 20 = 7850牛顿。

这个惯性力就可能导致水锤现象，水锤产生的压力变化也能算个大概。

压力变化的公式是Δ P = ρ × a × Δ L，这里的Δ L可以简单理解为水在那一瞬间因为惯性多走或者少走的距离，我们可以近似看成在0.1秒内按照原来速度走的距离，也就是2 × 0.1 = 0.2米。

那Δ P = 1000 × 20 × 0.2 = 4000帕斯卡。

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。

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。

核电厂泵站水锤现象的形成与危害分析摘要水锤是输水管道中由于流速突变引起的一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象,严重影响核电厂泵站的安全运行。

本文着重论述了这一现象的概念、形成原因、危害及其防护措施。

对泵站纯化水系统进行设计,以改进水锤防护措施。

关键词核电厂;水锤;危害分析0引言国家核电中长期发展规划明确指出:核能已成为人类使用的重要能源之一,核电是电力工业的重要组成部分,核电不造成对大气的污染排放,在国际社会越来越重视温室气体排放、气候变暖的形势下,积极推进核电建设,是我国能源建设的一项重要政策。

目前,我国正大力发展核电事业,泵站又是核电站一回路系统中唯一高速旋转的设备,其安全、稳定的运行至关重要。

水锤现象是破坏泵站系统的重要原因之一,对泵的部件和管壁产生很大的冲击,使得过流部件损坏,管壁破裂,甚至酿成事故而危及泵站的安全运行。

分析泵站系统中水锤的发生与发展,科学地估计它可能带来的危害,及时采取措施,避免或减少水锤带来的损失,对于保证泵站系统的安全运行具有重要的意义。

1核电站泵站水锤现象的形成原因1.1水锤现象水锤现象是指在有压力管路中,由于某种外界原因(如阀门突然关闭、水泵机组突然停车)使水的流速突然发生变化,从而引起压强急剧升高和降低交替变化的想象。

在核电站供水系统中,由于阀的启闭或水泵的启动与突然停机,造成管道中水流速度的突然变化,进而引起管道压力的急剧变化,在流速与压力的变化过程中,水泵的流量、扬程、转速等参数亦随之发生瞬间的变化,这种现象称为泵站水锤现象。

该现象可导致管道内压力的变化,变化量可由下式计算:其中,表示增加的压力水头,表示水锤传播速度,是重力加速度,为速度的改变量。

对于常规水泵中引起的最大水锤压力在左右,并以速度迅速传递至整个管道系统,如果管道某处存在缺陷或强度不够,就可能发生水锤爆管和设备损坏,导致事故发生。

1.2核电站泵站水锤现象的分类及形成原因核电站一旦正常运行,水泵将不间断的高速旋转,由于复杂的水质环境和操作人员控制的人因因素给水锤现象的产生提供了条件,如: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,且地形变化大等。