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管道水锤破坏的消除措施[摘要]介绍了给水管道的水锤形成的各种原因及分类，针对水锤的形成原因提出了不同的水锤防护措施，并分析其工作原理，保证供水管道系统的正常运行，有很好的借鉴作用。
[关键词]给水管道；管道施工；水锤事故；预防措施1.引言社会经济的发展，人们生活水平的提高，要求我们城市供水系统的正常运作也要得到相应的保证。
在城市管道事故中管道水锤现象是比较常见但是危害又相对较大的管道破坏形式。
因此，对水锤破坏进行相关的分析并提出一些有效的防治措施具有很大的实际意义。
2．水锤2.1水锤的定义。
水锤是有压管道中的非恒定流现象。
当阀门或水泵突然的打开，使水的流速突然发生变化，从而引起压强急剧升高和降低的交替变化，这种变化以一定的速度向上游或下游传播，并且在边界上发生反射，这种水力现象称为水锤。
交替升降的压强称为水锤压强。
2.2水锤产生的原因和分类。
水锤产生的主要物理原因是液体具有惯性和可压缩性，水锤现象的实质可归纳为由于管道内水体流速的改变，导致水体的动量发生改变而引起作用力变化的结果。
一般说来，输水管道系统中的过渡过程的起因大体有：启泵和停泵，机组转速发生变化或运行不稳定、动力故障；空气进入水泵或管道系统，泵内发生回流，阀门启闭，线路分流、激流等。
其中以事故停机引起的水锤破坏尤为的严重。
从不同的角度划分，水锤主要分为以下几种：（1）依照理论分析可以分为刚性水锤和弹性水锤；（2）按关阀历时和水锤相位的关系可以分为直接水锤和简介水锤；（3）按外部成因可以分为启动水锤、关阀水锤和停泵水锤；（4）按水锤发生的不同输水道可以分为封闭管道的水锤、明渠中的水锤和明满交替的水锤；（5）按水锤波动的现象分为水柱连续的水锤和水柱分离的水锤现象。
2.3水锤的危害。
水锤有极大的破坏性。
由于水锤产生的瞬时压强可达管道中正常工作压强的几十倍甚至于数百倍，这种大幅度的压强波动，可导致管道系统强烈振动产生噪声，可能破坏管道、水泵、阀门，并引起水泵反转，管网压力降低等。
用变时间步长计算多管路系统水锤现象
韩庆书
【期刊名称】《计算物理》
【年(卷),期】1990(7)4
【摘要】从不定常偏微分方程组出发,采用特征线方法,对多管路系统的不同管道,使用不同的时间步长计算了水锤现象。
由于步长随需要和管长不同而异,使计算最大大减少,保持了计算精度,提高了计算效率。
数值模拟结果是满意的,可为工程中管道系统的设计及防护提供参考和依据。
【总页数】9页(P434-442)
【关键词】管路系统;水锤;特征线法
【作者】韩庆书
【作者单位】北京大学分校
【正文语种】中文
【中图分类】TV314
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管道系统在工业、化工等领域中的应用非常常见，而水锤现象又是管道系统的一种常见危害，一旦发生水锤现象，轻则带来一定的经济损失，重则会对人员的生命安全带来很大威胁，因此，需要引起足够的重视。
造成水锤的原因是多样的，比如发生了事故停泵、阀门快速关闭等，如何才能采取有效的防护措施对水锤现象进行防范，正是本文即将探讨的内容。
1 水锤现象及其危害所谓水锤现象，主要是指在突然断电或者阀门关闭太快时，由于压力水流的惯性，产生了水流的冲击波，就像是锤子敲打一样，因此叫做水锤。
通常情况下，水流冲击波会产生较大的敲打力，对阀门或者水泵等设施带来很大的破坏。
相应的，“水锤效应”主要是指在水管的内部，由于管壁光滑，水流动自如，当打开的阀门突然被关闭，水流就会对管壁以及阀门产生一个较大的压力，同时产生破坏作用，这种破坏作用就称为“水锤效应”。
水锤效应又分为正水锤以及负水锤两种，其中负水锤主要是在阀门被突然打开的状况下发生的，其破坏力并不如前者那样大。
2 管道系统中水锤防护的适用范围及防护措施2.1 水锤防护措施的适用范围在工业管道中，一般采用压力输水的形式，在输水的过程中很容易发生水锤危害，其中尤以停泵的水锤危害更为严重。
笔者根据自身经验，认为如下几种情况比较适用于采用水锤的防护措施，一是单管向高处输水，而且供水地形的高差在20米以上；二是水泵有着较大的扬程；三是输水的管线距离过程，同时管线经过的地形也较为复杂；四是输水管道内的水流速度较大；五是在自动化的泵站中阀门关闭过快。
2.2 设计过程的水锤防护措施由于设计不合理导致的水锤危害事故也经常发生，因此，需要从设计过程就开始加强对水锤防护措施的应用。
对设计者而言，首先需要对各种可能发生的水力过程进行分析，这不仅利于在设计中选择最佳方案，降低工程造价，还能够在运行中提高系统的安全可靠性。
而目前在对其分析中，主要将数值计算的方法应用在电子计算机之中进行模拟，然后再结合获取的模拟计算结果制定相应的防护措施。
降低水锤的措施1. 引言水锤是管道系统中经常遇到的一种流体冲击现象。
当液体流速突然变化或流体突然停止时，会产生压力波，导致管道系统内压力剧烈变化，产生水锤现象。
水锤不仅会对管道系统造成损坏，还可能引发其他设备的故障。
为了降低水锤产生的危害，需要采取一系列的措施来减小水锤的影响。
本文将介绍一些常见的降低水锤的措施，以帮助读者了解如何有效地减少水锤的危害。
2. 控制流量变化控制流量变化是减轻水锤影响的重要措施之一。
以下是一些常见的控制流量变化的方法：•安装调压装置：通过调节管道系统中的压力，可以减少流量变化引起的水锤。
调压装置可以根据需要自动调节，确保管道系统中的压力保持在合适的范围内。
•增加缓冲容器：在管道系统中增加缓冲容器，可以减缓流体的流速变化，从而减小水锤影响。
缓冲容器可以根据实际需要设计和安装，以适应流体流速的变化。
•使用软管和橡胶接头：软管和橡胶接头具有一定的弹性，可以吸收流体流速变化引起的冲击力，从而减小水锤的危害。
在管道系统中使用软管和橡胶接头可以有效地减轻水锤的影响。
3. 控制流体停止控制流体停止是降低水锤影响的另一重要措施。
以下是几种常见的控制流体停止的方法：•使用缓冲阀：在流体停止的地方安装缓冲阀，可以有效地减小停止流体产生的水锤。
缓冲阀可以通过控制阀门的开关来实现流体的缓慢停止，减少水锤的影响。
•增加消声器：消声器是一种特殊的阀门，它可以减少流体停止时产生的压力波，从而减小水锤的危害。
在管道系统中合理布置和使用消声器，可以降低水锤的影响程度。
4. 合理设计管道系统合理设计管道系统也是降低水锤影响的重要措施。
以下是一些管道系统设计方面的注意事项：•避免管道急弯和急转：管道的急弯和急转会产生流体的流速突变，从而引起水锤的发生。
在设计管道系统时，应避免使用急弯和急转，尽量保持管道的平滑和连续。
•合理选择管材和管径：不同材料和不同管径的管道对水锤的影响不同。
在设计管道系统时，应根据实际情况选择合适的管材和管径，以减小水锤的危害。
交流电水锤效应
交流电是一种电流周期性变化的电流，其方向和大小随着时间的变化而交替改变。
交流电可以通过交变电压源产生，常见的交流电包括家用电力供应、电动机运行等。
水锤效应是指在流体管道中，当流体的速度突然改变或者流动方向发生变化时，会引发压力波的产生。
当流体速度发生突然改变时，原始的动能会被转化为压力能，产生的压力超过管道承受能力时就会产生水锤效应。
水锤效应会引起管道内压力的瞬间升高，甚至可能导致管道破裂或设备损坏。
在交流电中，由于电流的周期性变化，电流的方向和大小会发生变化，当交流电流突然中断或改变方向时，会产生电流的突变，导致电压脉冲的产生。
这种电压脉冲可能会引发电路中的电压过高，从而造成设备的损坏或者故障。
综上所述，交流电和水锤效应都涉及到某种能量的突变，可能会引起不稳定的现象，需要特别注意和防范。
在实际应用中，可以通过合理设计和控制来避免或减小交流电和水锤效应带来的不良影响。
当采用异步电机供水时,异步电机在全压起动时,从静止状态加速到额定转速所需时间极短.这就意味着在极短的时间里，水的流量从零猛到额定流量。
由于流体具有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。
水锤效应有极大的破坏性：压强过高,将引起管子的破裂，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。
水力发电厂的水轮机在进水叶动作时也会发生这种现象.据我老师说他还碰到过进水叶因关闭过快而引起压水管爆裂的事故.水锤效应是一种形象的说法.它是指给水泵在起动和停车时,水流冲击管道,产生的一种严重水击.由于在水管内部，管内壁是光滑的，水流动自如.当打开的阀门突然关闭或给水泵停车，水流对阀门及管壁,主要是阀门或泵会产生一个压力.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，这就是水利学当中的“水锤效应"，也就是正水锤。
相反，关闭的阀门在突然打开或给水泵启动后,也会产生水锤,叫负水锤，但没有前者大。
另一种关于水锤效应的说法:异步电动机在全压启动时，从静止状态加速到额定转速，水的流量从零猛增到额定流量。
由于流体具有动量和一定程度的可压缩性，因此,在极短时间内流量的巨大变化将引起对管道的压强过高或过低的冲击,并产生空化现象.压力冲击将使管壁受力而产生噪音，就像锤子敲击管子一样,称为水锤效应。
采用恒压供水，可以通过对时间的预置来延长启动和停车过程，使动态转矩大为减小,从而从根本上消除水锤效应.实际上,水锤出现在起泵和停泵两种情况下.停泵时，如果是扬程很高，泵通过关断电源自然停止，水会逆向砸下来，形成水锤。
解决的办法是采用变频器或软起动器，用变频器最好，要多舒缓都可以，但是如果不需要调速,成本就高了,用软起动器就可以了，大多数软起动器具有软起和软停双重功能。
水锤产生的另一个原因是水管中有空气，空气柱在突然降压时会膨胀，推动水柱运动，这样气推水，水推气，形成水锤,形成大的破坏力。
水锤现象及解决方案水锤现象是指在水管路系统中由于液体的流动速度突然改变引起的压力冲击现象。
当液体流速突然减小或停止时，液体中的动能会迅速转化为压力能，导致管道内的压力急剧升高，造成管道震动和噪音，并且可能导致管道破裂。
造成水锤现象的原因可以有多种，包括关闭快门阀或龙头阀时速度太快，泵站停车时突然切断水泵供水，管道阻塞突然消除等。
解决水锤问题的方法也有多种，下面将介绍一些常见的解决方案。
1.安装减压阀：减压阀是一种可以控制管道内液体压力的装置。
通过安装减压阀，可以将管道内的压力稳定在一个合理的范围内，避免压力过高引起的水锤现象。
2.安装减压阀并设置减压缓冲：减压阀的另一种应用方式是在管道中设置减压缓冲器。
减压缓冲器可以通过缓冲液的蓄积和释放，平滑流体压力的变化，减少水锤现象的发生。
3.安装软接头和补偿器：在管道系统中合理安装软接头和补偿器，可以有效吸收由于温度变化和管道运动引起的应力，减少水锤现象的发生。
软接头和补偿器的弹性和柔性可以有效缓冲和分散管道内的压力冲击。
4.安装冲击吸收器：冲击吸收器是专门设计用来吸收水锤冲击的设备。
当水锤现象发生时，冲击吸收器可以通过其内部的空气室吸收和缓解冲击力，并将其释放为稳定的流体压力。
通常情况下，冲击吸收器需要根据具体的管道和工况需求进行设计和安装。
5.控制关闭阀门的速度：关闭阀门时要慢而平稳地关闭，避免突然关闭。
可以使用缓慢关闭装置或控制系统来控制阀门的动作速度，减少水锤现象的发生。
6.增加管道的阻尼：在管道中增加阻尼材料或异材料层，可以有效减少管道震动和噪音，降低水锤现象的发生。
此外，对于一些特殊情况，还可以采取其他措施来解决水锤问题，例如增加管道的直径，调整管道的坡度，安装阀门和阀门组合等。
总之，针对不同的管道系统和工况需求，可以选择适当的解决方案来减少水锤现象的发生。
在设计和安装过程中，需要考虑管道系统的压力稳定性和流体动力学特性，并根据实际情况进行综合考虑和优化设计。
供热管道工程中预防和处理水锤现象的策略水锤是一个常见却又十分危险的现象，特别是在供热管道工程中。
水锤是指由于流体在管道中瞬间施加或中止加速度所产生的冲击波，它可能会导致管道的破裂和设备的损坏，甚至可能造成人身伤害。
因此，在供热管道工程中，预防和处理水锤现象至关重要。
对于预防水锤现象，以下是一些有效的策略：1. 设计合理的管道系统：在供热管道的设计中，应充分考虑水锤问题。
首先，确定适当的流速和压力，以避免流体在管道中产生过高的加速度。
其次，合理选择管道材料和尺寸，以确保管道的强度和稳定性。
最后，使用合适的阀门和附件，如减压阀、消声器等，来减缓流体的运动速度以防止水锤的发生。
2. 定期检查和维护：供热管道工程中的水锤问题通常是由管道破裂、阀门故障等问题引起的。
因此，定期检查和维护管道系统非常重要。
检查包括对管道和阀门进行视觉检查，以确保没有明显的物理损坏和泄漏。
维护包括紧固和更换松动和磨损的管道连接件，及时修理或更换故障的阀门和附件等。
3. 使用合适的隔离器和减压装置：在供热管道系统中，合适的隔离器和减压装置可以有效地减轻水锤现象。
隔离器是一种用于隔离供热管道系统的装置，能够防止水锤从一个系统传递到另一个系统。
减压装置用于调节和降低系统中的压力，以防止过高的压力对管道造成冲击。
对于处理水锤现象，以下是一些常用的策略：1. 安装缓冲罐：缓冲罐是一种用于吸收和减缓水锤冲击波的装置，通常由一个封闭的容器和一个可扩展的空气腔组成。
当水锤发生时，腔体中的空气能够吸收冲击波的能量，减少对管道和设备的损坏。
2. 安装减压阀和消声器：减压阀可以控制和降低系统中的压力，从而减少水锤的发生。
消声器是一种用于减少噪音和振动的装置，能够通过调节和控制流体的速度和流量来减轻水锤的现象。
综上所述，水锤是供热管道工程中一个常见且危险的问题。
为了预防和处理水锤现象，我们需要设计合理的管道系统，定期检查和维护管道，使用合适的隔离器和减压装置，并采取适当的处理方法，如安装缓冲罐、减压阀和消声器等。
水锤现象的解决方案水锤现象是液体在管道中突然停止或改变流动方向时产生的冲击波和压力变化。
这种现象会给管道系统带来很大的损害，因此需要采取措施来解决水锤问题。
以下是一些常见的水锤解决方案：1.装置减压阀：减压阀可以通过减少管道内的流体压力来减轻水锤问题。
当管道中的压力超过设定值时，减压阀会自动打开，释放掉多余的压力，避免水锤现象的发生。
2.安装软接头：软接头是一种具有良好弹性的管道连接件，能够有效地减缓水锤现象的发生。
软接头可以吸收管道内液体流动时产生的压力冲击，并减少压力的突变，从而保护管道系统免受水锤的影响。
3.添加缓冲器：缓冲器是一种能够吸收水锤能量的装置，通常由气囊或液囊组成。
当水锤发生时，缓冲器会吸收冲击波并释放能量，从而平稳地将压力传递到管道系统，避免对管道造成损坏。
4.调整管道设计：在设计管道系统时，可以采取一些措施来减轻水锤现象的发生。
例如，增加管道的直径、改变管道的坡度和曲线半径等，都可以减小液体流动时的阻力和摩擦，从而降低水锤的程度。
5.安装减震垫：在液体流经管道的转弯处和阀门处安装减震垫可以有效地减缓水锤现象的发生。
减震垫能够吸收和分散冲击力，从而减少压力的突变，并降低水锤对管道的影响。
6.改变流体速度：水锤现象通常在液体流速较高时更容易发生。
因此，通过降低液体的流速可以减轻水锤的程度。
可以通过增加管道的直径、改变流体的流量和调整阀门的开度等方式来改变流体的速度。
7.优化阀门操作：阀门的突然关闭或开启是水锤现象的常见原因，因此操作阀门时需要注意避免突然改变液体流动状态。
可以采用缓慢关闭或开启阀门的方式，以减少水锤现象的发生。
8.采用波纹管道：波纹管道具有良好的柔性和弹性，能够有效地吸收和减缓水锤现象的冲击力。
因此，可以考虑在易受水锤影响的管道段上使用波纹管道，以减少水锤的发生和对管道系统的损害。
9.使用减压阀组合：对于大规模的管道系统，可以采用减压阀组合来解决水锤问题。
减压阀组合可以根据管道系统的需求和特点进行设计和安装，以实现减轻水锤的效果。
