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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。
舰船首尾移水系统水锤特性仿真与试验舰船首尾移水系统是指舰船在泊位或过闸时，利用舱内水的重力作用进行调整水平使船身平稳地上升或下降的系统。
该系统主要由水泵、水管、水箱、配水阀门和泄水口等组成。
然而，在系统运行过程中，会产生水锤现象，对系统和设备造成损坏，甚至是船舶安全事故的隐患。
为解决这一问题，需要对水锤特性进行仿真与试验研究。
本文重点介绍舰船首尾移水系统水锤特性的仿真与试验。
一、水锤现象原因分析水锤现象是由于开关放液、电机停止或泵变频调速时，机械能的消失与水流动能之间的不平衡引起的。
在移水系统中，当配水阀门在移动过程中，上游的水流的速度改变，水质也发生了改变。
根据水动力学原理，水流速度的变化、流动路径的改变和水压的变化都会引起水的振动和冲击，从而产生水锤现象。
二、水锤特性仿真研究为了更好地了解和控制水锤现象，需要对系统进行仿真研究。
仿真过程包括建立舰船首尾移水系统的数学模型，在Simulink 软件中进行仿真，并根据仿真结果分析水锤特性。
1. 建立数学模型数学模型的建立是仿真研究的关键。
舰船首尾移水系统的数学模型包括水管、水泵、水箱、配水阀门和泄水口等各个部分，各部分之间通过水流动能进行能量转化和传递。
模型中考虑了水管的压降、阀门的开启和关闭、水箱容积变化、水泵的变频调速等因素。
2. 进行仿真实验在Simulink软件中，根据数学模型进行仿真实验。
通过仿真运行，可以观察和记录系统各组件水力参数和流量变化，判断系统是否存在水锤现象。
3. 分析仿真结果根据仿真结果，可以分析系统的水压力变化、水流变化、共振频率等水锤特性，并根据结果进行系统优化和改进。
三、水锤特性试验研究仿真研究只是对系统水锤特性的理论推测，在实际运行中还需要进行试验研究，以验证仿真研究的结果并寻找更好的解决方案。
1. 建立试验设备试验设备包括一套舰船首尾移水系统和测试仪器。
建立试验设备时需要考虑系统的实际条件，设备的安全性和可靠性。
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。
关于城市输配水管网中水锤现象及防护的讨论关于城市输配水管网中水锤现象及防护的讨论摘要：水锤是破坏市政输配水管网的重要原因之一，科学地估计它可能带来的危害，并从设计、施工和运行三个环节采取措施，防止或减少水锤带来的损失，对保证输配水系统的平安、稳定运行具有重要的意义。
关键词：水锤；防护措施市政输配水管网是现代城市生活的命脉，因此对其供水平安性和稳定性方面的要求非常严格。
随着城市用水的日益增加，输水管道越来越多、管线越来越长，且绝大多数是有压输配水管，一旦发生事故停泵、阀门快速关闭等，将会使管道系统中水流速度突然变化而引起剧烈的压力升高和降低的水力瞬变现象，并以波的形式在管中往返传播，这种水力冲击现象因其发出的声音如锤敲击管道，所以称之为“水锤〞现象。
水锤现象是破坏管道的重要原因之一，对于它的研究最早于1858 年由Menabrea 开始进行，并由此奠定了弹性水锤的理论根底。
此后关于水锤方面的研究成果如雨后春笋，本文所分析的市政输配水管网系统中水锤的发生与开展，并科学地估计它可能带来的危害，从而及时采取措施，防止或减少水锤带来的损失，对保证输配水系统的平安、稳定运行具有重要的意义。
一.水锤的理论分析水锤现象是由于管道中水流速度突然变化而导致管道内压力变化的水力瞬变现象，管道系统中压力变化量可以由下式计算：△H=±ag△V假定水在管道中作不定常流动时，其运动方程和连续性方程如下运动方程：连续性方程：式中：H 为测压管水头；a 为水锤波传播的速度；g 为当地重力加速度；f、D 分别为管道的摩阻系数和直径；V 为管内流速；θ 为管道中心线与水平面的夹角；x、t 分别为水锤波沿管轴线传播的距离和时间。
在式中用V|V|代替V2 保证了粘性阻力的方向始终与速度方向相反。
根据以上方程就可以分析管道内发生水锤时的压力变化规律和水动力学特性。
如普通钢管的水锤传播速度a 大约为1km/s，而城市输配水管网中水流速度大约为3-4m/s，那么由式计算可知，发生水锤时，压力约为3-4Mpa，并以1km/s 的速度在管网内迅速传播，将对管道和设备造成极大的损害。
水锤的定义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,所以叫水锤。
水流冲击波来回产生的力，有时会很大，从而破坏阀门和水泵。
“水锤效应”是指在水管内部，管内壁光滑，水流动自如。
当打开的阀门突然关闭，水流对阀门及管壁，主要是阀门会产生一个压力。
由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，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。
在水利管道建设中都要考虑这一因素。
相反，关闭的阀门在突然打开后，也会产生水锤，叫负水锤，也有一定的破坏力，但没有前者大。
电动水泵合电压起动时，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。
压力的冲击将使管壁受力而产生噪声，犹如锤子敲击管子一般，称为“水锤效应”。
水锤效应只和水本身的惯性有关系，和水泵没有关系。
水锤效应的危害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。
当切断电源而停机时，泵水系统的势能将克服电动机的惯性而命名系统急剧地停止，这也同样会引起压力的冲击和水锤效应。
为了消除水锤效应的严重后果，在管路中需要受到一系列缓冲措施和设备。
水锤消除器水锤消除器能在无需阻止流体流动的情况下，有效地消除各类流体在传输系统可能产生的水外锤和浪涌发生的不规则水击波震荡，从而达到消除具有破坏性的冲击波，起到保护之目的。
水锤消除器的内部有一密闭的容气腔，下端为一活塞，当冲击波传入水锤消除器时，水击波作用于活塞上，活塞将往容气腔方向运动。
活塞运动的行程与容气腔内的气体压力、水击波大小有关，活塞在一定压力的气体和不规则水击双重作用下，做上下运动，形成一个动态的平衡，这样就有效地消除了不规则的水击波震荡。
水锤效应的利用水锤泵站是利用水锤压力提水的泵站，适用于山区小流量高扬程供水，由水锤泵及相应的水工建筑物组成，为山区微型水力提灌泵站的一种新型式，通常也简称它为新式微型水力站或水力站。
水锤综合虚拟仿真实验总结一、引言水锤是管道系统中常见的一种压力波现象，会对管道系统造成严重的破坏。
为了深入了解水锤现象，需要进行虚拟仿真实验。
本文主要总结水锤综合虚拟仿真实验的相关内容。
二、实验原理1. 水锤的定义和产生原因2. 水锤的传播规律和特点3. 水锤的影响因素三、实验步骤1. 建立模型：建立管道系统模型，包括管道、阀门、泵站等组成部分。
2. 设定参数：设定管道直径、长度、材质等参数，以及流量、压力等初始条件。
3. 运行仿真：运行虚拟仿真程序，观察水锤现象的发生和传播过程。
4. 分析结果：根据仿真结果分析水锤现象的特点和影响因素。
四、实验结果与分析1. 实验结果展示：通过图表展示水锤现象的发生和传播过程。
2. 结果分析：根据图表分析水锤现象在不同条件下的特点和影响因素。
五、实验结论1. 水锤是一种常见但危害严重的压力波现象。
2. 水锤的产生原因与管道系统的结构和工况有关。
3. 虚拟仿真实验可以深入了解水锤现象的特点和影响因素，为管道系统设计和运行提供参考依据。
六、实验意义1. 通过虚拟仿真实验深入了解水锤现象，可以更好地预防和避免水锤对管道系统造成的破坏。
2. 虚拟仿真实验可以节省时间和成本，提高效率和精度。
3. 水锤综合虚拟仿真实验是一种有效的教学手段，可以帮助学生更好地理解水力学原理。
七、总结水锤综合虚拟仿真实验是一种有效的研究水锤现象的方法。
通过建立模型、设定参数、运行仿真等步骤，可以深入了解水锤现象在不同条件下的特点和影响因素。
虚拟仿真实验具有节省时间和成本、提高效率和精度等优点。
同时，水锤综合虚拟仿真实验也是一种有效的教学手段，可以帮助学生更好地理解水力学原理。
浅谈长距离供水管道防止水锤效应的理论依据和技术措施摘要：水锤效应是长距离供水管道中常见的一种物理现象，对供水管道的安全稳定运行十分有害，造成供水管道的破坏性极大，根据防止水锤效应的模型试验和具体的案例提出了防护措施，以确保长距离供水管道正常运行。
关键词：防止；长距离供水管道；水锤效应；措施我国的水资源分布极不均匀，就近取水己不能满足工业企业迅速发展的需要，为了确保供水，长距离供水管道也越来越多，而长距离供水其间的地形起伏较大，供水管道高差突变的情况很常见，系统突然停泵或阀门快开、快关等某种原因，供水管道内的压力发生剧烈波动，从而造成供水管道爆裂或凹瘪破坏，将严重影响供水系统的正常运行和人民的生命财产安全。
1. 水锤产生的条件和危害供水系统突然启、停泵或阀门快开、快关，单管道向20米以上的高处供水，补给水泵的扬程或工作压力过高，供水管道过长和供水管道中的水流速度过大，地形起伏变化大造成供水管道高差突变等因素都容易产生水锤效应。
供水管道内的压力大幅度波动，瞬间可能达到正常工作压力的几倍甚至几十倍，压力大幅度波动时引起供水管道剧烈振动；或供水管道压力降低，供水管道内水倒流造成水泵反转直至水淹泵房、泵房内的设备遭到破坏、供水管道接口处断裂或爆管，破坏性极大。
2. 水锤效应的模型试验2.1 优化设计的理论依据建立数学模型对防止长距离供水管的水锤效应进行优化设计提供了理论依据，以有压供水管道的运行时间和供水管道长度为自变量、压力和流量为因变量，建立的运动方程和连续方程是一对双曲线偏微分方程，加之计算机的出现和计算数学的迅速发展，将上述非线性双曲线偏微分方程沿其特征线变换成四个常微分方程，然后在变换成差分方程并配以各种边界条件可以联合求解。
基于以色列伯尔梅特公司在产生水锤效应分析方面的实践经验与成熟的数学模型并结合纳雍电厂二厂供水系统建立的数学模型和计算方法进行水锤分析。
目前无法求得闭合解，而施耐德提出的图解法计算方便，概念清晰，2.2 计算水锤效应的原始资料和数据纳雍电厂二厂供水系统的水锤分析按照6×300MW机组所需补给水量进行计算，升压泵房至二厂清水池之间的给水管道长为8225m，其间的地形起伏较大（补给水管线沿线纵断面布置详见图1），距升压泵出口7615m处为供水管道的制高点，高差为189m，之后至厂区清水池的供水管道长度为610m，连续下降的高差为43.5m。
管道系统水锤防护措施在泵房及管道系统安装完毕，往往会发现在系统运行时，当在停泵、停电的一刹那，管道系统会有一个很大的水的冲击力，冲击着水泵、阀门和管路，有的可能水击很轻，但有的却很严重，更甚者会产生严重的质量事故，例如：阀门阀瓣、水泵叶片、管道系统等被水击击碎、击破，这种破坏就是水锤导致的，在国外工程中我们也遇到过这样的现象。
一、什么是水锤现象？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，所以叫水锤。
水流冲击波来回产生的力，有时会很大，从而破坏阀门和水泵。
水锤效应”是指在水管内部，管内壁光滑，水流动白如。
当打开的阀门突然关闭，水流对阀门及管壁，主要是阀门会产生一个压力。
由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，迅速达到最大，并产生破坏作用，这就是流体力学当中的水锤效应”，也就是正水锤。
在供水管道建设中都要考虑这一因素。
相反，关闭的阀门在突然打开后，也会产生水锤，叫负水锤，也有一定的破坏力，但没有前者大。
电动水泵机组突然停电或启动时，同样也会引起压力的冲击和水锤效应。
这种压力的冲击波沿管道传播极易导致管道局部超压而造成管道破裂、损坏设备等，故水锤效应防护成为供水工程关键性的工艺技术之一。
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、水锤效应的危害是什么？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。
北方某取水工程水锤计算及水锤防护建议摘要：本文采用计算机模拟北方某城市取水工程的停泵水锤工作情况。
并根据模拟结果，提出了泵房和输水管线设计中应注意的问题以及停泵水锤的防护措施。
关键词：水锤计算水锤防护1. 取水工程基本情况北方某市引黄工程取水泵房设计建设于黄河岸边，一期设计最大取水流量3.36m3/s（两大一小三台水泵并联运行）。
原水输水管道总长度为2731.07m，分别为DN1600钢管（L=640m）和球墨铸铁管（L=2091.07m），起点(吸水井最低水位500.0m)与终点（稳压井堰上水位587.3m）的最大几何高差为87.3m。
整个输水管线纵坡从泵房至水厂呈较为均匀的上升，平均坡度为2.76%，其中在0+640号和2+140号桩的纵坡有一定的变化；在平面走向方面，有三个转折点，其Gy1、Gy2和Gy3的转折角度分别为153°、118°和134°。
该取水泵房（一期）设计配备四台水泵，具体参数如下表所示：运行状况：夏季2大（同1+异1）+1小（同1），最不利情况冬季2小（同1+异1）+1大（同1）2. 主要技术参数根据水泵和电机制造厂提供的设备参数，主要设备的转动惯量如下：3. 水锤计算数学模型和方法根据GB/T-50265-97《泵站设计规范》第9.3条规定：有可能发生水泵危害的泵站均应进行事故停泵水锤计算。
…在初步设计阶段和施工图阶段，宜采用特征线法或其它精度比较高的计算方法进行计算。
水锤计算的特征线法的基本原理就是按照弹性水拄理论，建立管道瞬变流（水锤）过程的运动方程和连续方程（这两个方程是双曲线族偏微分方程）。
经过简化求解，得到水锤计算最重要的基础方程。
这个方程组的基本意义是管路系统中任何一点的压力和速度与直接波和反射波的相互作用有关，而直接波和反射波的传递在坐标轴中的表现形式为射线，即特征线。
将上述基础方程经过转换成为便于计算机计算的的特殊方程就可以通过计算机模拟各种工况下的水锤情况。
