泵全特性曲线差异对长距离浆体输送管道停泵水锤的影响
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消除长距离输水管道水锤压力的措施【摘要】近年来我国城市建设发展迅速,水利工程建设也越来越多。
特别是城市地下输水管路工程,所铺设的输水管道较长。
这种长距离输水管路很容易产生水锤压力,对铺设的管路产生强大的压强,损坏输水管路设备。
由于近年来水利工程爆管事故频发,对人民生命财产造成极大损失,因此这应该引起技术工程人员的高度重视。
我们应该分析水锤压力的产生原因,采取合理措施消减水锤压力,保护输水管路设备。
这方面的课题研究对保证水利工程的安全性和可靠性具有非常重要的意义。
【关键词】长距离输水管道防水锤由于我国特殊的气候条件和地理环境的不同,导致我国水资源分布严重不均。
这就需要进行长距离的输水工程来缓解水资源匮乏引起的问题。
我们选择管道输水的方式,是因为这种输水方式具有很多优点,例如施工成本低,对环境要求不高,施工作业方便快捷等。
但是,在长距离的输水过程中都普遍存在一个问题,就是水锤压力。
它的产生严重影响着输水工程的质量安全,这里我们将详细进行分析。
1 水锤产生的原因及破坏形式水锤的产生实质上主要是水流在管道内的流速发生变化造成的。
由于水流具有惯性和可压缩性,在流动过程中水流速度发生变化就会引起水体的总动量发生急剧变化,这部分变化就会用力的形式作用于输水管路内壁上,对输水管路产生极大的撞击力,损坏输水管路。
水锤的破坏力极强,是工程最大的安全隐患,因此在长距离的输水工程中,一定要考虑如何消减,水锤压力,采取有效的防护措施。
只有这方面做好了,才能保证输水工程的安全有效运行,保证人民的生命财产不受损失。
在水锤引起的输水工程安全事故中,由负压引起的水锤破坏是泵站系统中最容易出现的。
为此,我们要着重考虑这方面的问题,把水锤压力消减到安全可控的安全范围之内。
除了管路内水流速度发生急剧变化能产生水锤外,还有另一个原因,就是输水管道内有空气。
空气在管道内占用了一部分空间,当内部压力突然发生变化时,空气柱受到挤压会急剧膨胀,这时候空气柱会推动管道内水体流动,形成气推水、水推气的现象,这就是水锤。
长距离输水管网运行当中水锤计算的必要性摘要:随着我国城镇化的不断推进,城市建迎来了高速发展,涉及到长距离输水的工程项目越来越多,水锤问题越来越受到重视。
水锤对输水管网造成的损害很大,当出现管道破裂时,会加大输水量,影响管网稳定性;若造成大面积停水,则造成的社会影响巨大。
本文从多角度分析了水锤对输水管网危害性,并根据研究结果对现阶段的水锤计算提出了改进建议。
关键词:输水长距离水锤计算1.水锤形成原因水锤是以水锤波的形式表现出来的。
水锤波可以在输水管路中高速(最大可接近声速)传播。
因为输水管道中的水无法再被挤压,当受到水锤波冲击时,增大了输水管道的压力,这就是水锤现象,水锤现象发生时通常还伴有比较大的撞击声。
水锤在输水管网中通常由以下原因产生:(1)阀门正常情况下的启闭和调节,阀门在误操作和异常故障时的启闭。
(2)泵房水泵正常或事故时的启动和停止。
(3)电机叶轮振动不规律。
(4)输水管网被淤泥等异物阻塞。
(5)输水管道中混入空气,形成气团。
(6)外部突然断电,泵房停止工作。
2.水锤的分类在分类之前,先对常用的几个名词做一解释。
Ts :关阀历时,阀门全部闭合所需要的时间;α:水锤波在压力管道中的传播速度;μ:水锤相。
水锤波在管道内穿行一次的时间,即μ=。
(L为管道总长)水锤的具体分类及判别标准见表2.1表2.1水锤的分类3.水锤的破坏性分析在长距离输水管道中,水锤造成的破坏主要有以下三点:(1)水锤会使管道内的压力急剧升高,超过管道的设计压力,对管道的阀门甚至是水泵造成破坏;当水锤压力降低时,输水管网又会产生失稳现象。
(2)如果水泵的反转速度升高超过规定限值,或突然停止反转,会造成水泵电机永久性损害,导致电机转子变形,严重时会使电机联结轴破损,甚至断裂。
(3)水泵倒流时,输水管网的压力降低,供端水量减小,末端水压不足。
为保障末端供水正常,长距离输水管网压力通常较高。
为避免突然关阀造成的损失,在工程设计阶段就需要对水锤进行计算,并采取相应防护措施,避免水锤的发生。
水锤又称水击。
水(或其他液体)输送过程中,由于阀门突然开启或关闭、水泵突然停车、骤然启闭导叶等原因,使流速发生突然变化,同时压强产生大幅度波动的现象。
长距离输水工程应进行必要的水锤分析计算,并对管路系统采取水锤综合防护计算,根据管道纵向布置、管径、设计水量、功能要求,确定空气阀的数量、型式、口径。
1水锤发生的原因与分类1.1引起水锤过程的原因(1)启泵、停泵、用启闭阀门或改变水泵转速、叶片角度调节流量时;尤其在迅速操作、使水流速度发生急剧变化的情况。
(2)事故停泵,即运行中的水泵动力突然中断时停泵。
较多见的是配电系统故障、误操作、雷击等情况下的突然停泵。
1.2水锤破坏主要的表现形式(1)水锤压力过高,引起水泵、阀门和管道破坏;或水锤压力过低,管道因失稳而破坏。
(2)水泵反转速过高或与水泵机组的临界转速相重合,以及突然停止反转过程或电动机再启动,从而引起电动机转子的永久变形,水泵机组的剧烈振动和联结轴的断裂。
(3)水泵倒流量过大,引起管网压力下降,水量减小,影响正常供水。
1.3.水锤的分类与判别(1)按产生水锤的原因可分为:关(开)阀水锤、启泵水锤和停泵水锤;(2)按产生水锤时管道水流状态可分为:不出现水柱中断与出现水柱中断两类。
前者水锤压力上升值△H通常不大于水泵额定扬程HR或水泵工作水头H0称正常水锤;后者当水柱再弥合时,水锤压力上升值较高,常大于HR或H0,是引起水锤事故的重要原因,故称非常水锤。
所谓水柱中断,就是在水锤过程中,由于管道某处压力低于水的汽化压力而产生,即:Pi/γ+Pa/γ≤Ps/γ(1-1)式中: Pi/γ—管道中某点的压力(M);Pa/γ—大气压力(M);Ps/γ—水的饱和蒸汽压力(绝对压力),在常温下取2-3M;γ—水的容重。
(3)对于关(开)阀水锤,与关(开)阀时间T。
有关可分为:直接水锤:Tc<Tγ(1-2)间接水锤:Tc>Tγ (1-3) 式中:Tγ—水锤相(秒),见公式(1-12)。
浅谈长距离重力流输水管线的水锤分析摘要重力流输水管线,运行过程中阀门突然关闭和开启时,由于管道中压力水流的惯性,会产生比正常水压高出数倍的水流冲击波,形成水锤,对管道以及阀门配件造成严重损害,因此,消除水锤效应是长距离重力流输水管线设计及运行必须考虑的主要因素。
本文着重分析了新疆第十师北屯垦区城镇引水管道复线工程的水力学特性,通过对比各种工况下水流状态的情况,提出防止水锤危害的设计措施和运行方案,供类似工程参考。
关键词重力流输水;水锤;空气阀;水击泄放阀1 前言在重力流输水管线中,当阀门关闭太快时,由于压力水流的惯性,产生水流冲击波和“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”。
在水管内部,当打开的阀门突然关闭,由于管壁光滑,后续水流在惯性的作用下,迅速达到最大,并产生破坏压力作用,这就是正水锤,在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[1]。
水锤效应有极大地破坏性,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。
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。
本论文着重分析了新疆第十师北屯垦区城镇引水管道复线工程的水力学特性,通过对比各种工况下水流状态的情况,提出防止水锤危害的设计措施和运行方案。
2 工程概况2.1 基本参数疆第十师北屯垦区城镇引水管道复线工程近期(2015年)设计总供水量为15万m?/d,远期(2025年)设计总供水量为30万m?/d。
全程采用重力流输水,取水水源为635水库水,前端0+000~3+000桩号为单管,采用DN1800~DN2000的PCCP管,水库死水位632.0m,洪水位647.8m,常水位645.4m,设计终点净水厂格栅进水渠道标高574.00m。
双管运行最终达到30万m?/d的供水规模。
停泵水锤计算及其防护措施停泵水锤是水锤现象中的一种,是指水泵机组因突然断电或其他原因而造成的开阀状态下突然停车时,在水泵及管路系统中,因流速突然变化而引起的一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象。
一般情况下停泵水锤最为严重,其对泵房和管路的安全有极大的威胁,国内有几座水泵房曾发生停泵水锤而导致泵房淹没或管路破裂的重大事故。
停泵水锤值的大小与泵房中水泵和输水管路的具体情况有关。
在泵房和输水管路设计时应考虑可能发生的水锤情况,并采取相应的防范措施避免水锤的发生,或将水锤的影响控制在允许范围内。
我院在综合国内外关于水锤的最新科研成果并结合多年工程实践的经验,以特征线法为基础开发了水锤计算程序。
这一程序可较好地模拟各种工况条件下水泵及输水管路系统的水锤状况,为高扬程长距离输水工程提供设计依据。
1 停泵水锤的计算原理停泵水锤的计算有多种方法:图解法、数解法和电算法。
其基本原理是按照弹性水柱理论,建立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。
运动方程式为:连续方程式为:式中H ——管中某点的水头V——管内流速a——水锤波传播速度x——管路中某点坐标g——重力加速度t——时间f——管路摩阻系数D——管径通过简化求解得到水锤分析计算的最重要的基础方程:H-H0=F(t-x/a)+F(t+x/a) (3)V-V0=g/a×F(t-x/a)-g/a×F(t+x/a) (4)式中F(t-x/a)——直接波F(t+x/a)——反射波在波动学中,直接波和反射波的传播在坐标轴(H,V)中的表现形式为射线,即特征线。
它表示管路中某两点处在水锤过程中各自相应时刻的水头H与流速V之间的相互关系。
为了方便计算机的计算,将上述方程组变换为水头平衡方程和转速改变方程,即成事故停泵时水泵的两个边界条件方程式:F1=PM-BQv+H n(β2+v2)(A0+A1x)-ΔH0v2/(τ2)=0 (5)F2=(β2+v2)(B0+B1x)+m0-C3(β0-β)=0 (6)式中β——N/N n(实际转速/额定转速)v——Q/Q n(实际流量/额定流量)通过上述两式的联立,采用牛顿—莱福生迭代公式,可以解出v和β的近似数值。
多分水口长距离输水工程停泵水锤防护措施摘要:我国水资源相对贫乏,且分布极不平衡,今后随着城市化、工业、农业的发展,将更加注重水资源的合理配置。
水锤是指水泵突然停止或开启导致水的流速变化而造成的压强大幅度波动的现象,而停泵水锤往往会对生产造成巨大的影响,严重的还会对安全造成重大的威胁。
随着南水北调和引汉济渭工程的顺利实施,我国将会实施越来越多的水资源优化工程。
关键词:多分水口;长距离输水;停泵水锤;防护措施引言目前,计算水锤的方法主要有图解法、解析法和电法。
其中,电算法以运动方程和连续方程为基础,采用微分方法求解积分问题。
在电算法中,最常用的是特征线法和波特征法。
特征线方法是一种比较常用的方法,它具有清晰的物理概念,能够对复杂的边界条件进行求解,能够满足数值求解的要求。
1.案例分析某大型供水工程输水线路从泵站提水至末端净水厂结束,管路总长106.46km,泵站取水口至1号分水口输水管径为DN2000,管壁厚度为300mm;1号分水口至2号分水口段输水管径为DN1800,管壁厚度为280mm;3号分水口至末端输水管径为DN1600,管壁厚度为250mm。
管材均为预应力钢筒混凝土管(PCCP),糙率为0.012。
总输水流量为3.07m³/s,沿线共有七个分水口。
泵站共设5台DFSS600-13/6型卧式离心泵,单泵转速为945r/min,运行流量为0.7675m³/s,设计扬程为40.75m,站前最低、设计及最高运行水位分别为210.8m、212.05m和219.97m。
输水线路过长除了会造成日常检修维护困难外,还会在事故发生时由于响应迟缓导致管道及其他部件遭受严重破坏,因此为了确保安全运行通常需要采取多重水锤防护措施进行管道防护。
1.1.抽水断电无保护过渡过程的计算输水系统在实际运行期间有多种运行工况,不同工况下工程沿线的测压管水头和内水压力都有较大的不同,最危险工况为泵站工作水泵同时抽水断电且泵站取水口水位为最低运行水位,因为此时水泵扬程最高,发生停泵事故泵后产生的压降最大。
停泵水锤的基本理论及计算方法一、停泵水锤的基本理论在压力管流中因流速剧烈变化引起水分子动量转换,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。
它是流体的一种非稳定流动,在液体运动中所有空间点处的一切运动要素不仅随空间位置而改变,而且随时间而改变。
水锤可从多个方面进行分类,根据不同的划分方法分为以下四种:(1)直接水锤和间接水锤;(2)起泵水锤、停泵水锤和关阀水锤;(3)刚性水锤和弹性水锤;(4)无水柱分离产生的水锤和水柱分离产生的水锤。
停泵水锤是指水泵机组因突然断电或其他原因而造成开阀突然停车时,在水泵及管路系统中,因流速突然变化而引起一系列急骤的压力夺替升降的水力冲击现象。
停泵水锤发生的主要特点是:突然停泵后,水泵由稳态进入水力过渡过程,主动力矩的消失使水泵机组失去了正常运转时的力矩平衡状态,在惯性的作用下继续保持正转,但转速降低。
广一水泵机组突然降低的转速导致压力降低和流量减少,所以压力降低先在泵站处产生。
此降压波由泵站及管路首端向管路末端的高位水池传播,并在高位水池处产生升压波,此升压波由高位水池向泵站及管路首端传播。
压力管路中的水,在停泵后的最初瞬间,主要依靠惯性作用,向高位水池以逐渐减慢的速度继续流动,在重力和阻力的作用下,使其流速降低至零,但这样的状态是不稳定的;管路系统中的水因重力水头的作用又开始向水泵站倒流,且速度逐渐增大,以后的技术特点,由水泵压出口处不同的边界条件来决定。
水柱分离产生的水锤现象,是指在管路系统中出现了大空腔,当大空腔溃灭,即两股水柱重新弥合时,大空腔内的水蒸气会迅速凝结,两股水柱互相猛烈碰撞,造成升压很高的断流弥合水锤现象。
关于水柱分离产生的原因,有两种论点,分别为:“拉断说”和“汽化说”。
“拉断说”认为:当水锤波在管路系统中传播时,水体质点呈现出周期性的疏密变化,水体质点群时而受压,时而受拉,由于水体的承拉能力非常差,当承受不住拉力时,连续水柱就会断裂,并彼此分离开,产生一些大空腔,破坏了水流的连续性,造成水柱分离。
长距离有压管道水锤预防措施分析发布时间:2022-08-09T07:57:59.386Z 来源:《工程建设标准化》2022年第7期作者:孙德彬[导读] 随着经济社会的持续快速发展,长距离供水工作面临着挑战与考验,有必要对长距离有压管道水锤问题进行分析处理,并通过行之有效的预防措施,降低其危害及影响。
孙德彬新疆昌源水务准东供水有限公司,新疆昌吉州 831100摘要:随着经济社会的持续快速发展,长距离供水工作面临着挑战与考验,有必要对长距离有压管道水锤问题进行分析处理,并通过行之有效的预防措施,降低其危害及影响。
为此,下文介绍了水锤预防的意义,分析了长距离有压管道水锤的产生及危害,并结合相关实践经验,从调压塔、注排气阀以及超压泄压阀等设备设施方面,探讨了长距离有压管道水锤的预防措施,阐述了个人对此的几点浅见。
关键词:长距离有压管道;水锤影响;预防措施;方法路径当前,经济社会发展对水资源的需求日益增加,对长距离有压管道的运行状态提出了更高要求。
在此形势下,技术人员应明确水锤问题的产生原因及危害,并合理采用方式方法予以预防控制,保证供水管道运行平稳。
1水锤预防的意义供水工程是满足现代经济社会快速发展的重要载体,其运行状态的优劣与经济社会发展质量密切相关。
在长距离有压供水管道中,其常见的水锤现象对供水效能影响深刻,若不注重采取具有针对性的预防措施,则极易导致长距离供水管道综合效能降低,甚至出现多种类型的供水安全隐患问题。
近年来,相关主管部门高度重视供水管道水锤预防技术的运用与创新,在精准有效辨识水锤诱因,强化水锤预防过程控制等方面制定并实施了系列性技术规范,为新时期水锤预防策略的细化完善提供了重要遵循与导向,在实践领域取得了令人瞩目的现实成就。
同时,各级各类供水企业同样在破解供水管道水锤预防技术难题,实现水锤预防控制长效机制建设方面进行了积极探索与研究,效果突出。
尽管如此,当前长距离有压管道水锤预防实践中依旧存在不同问题,束缚着供水管道实际效用的优化提升,必须做出专业技术研究与处理[1]。
水锤又称水击。
水(或其他液体)输送过程中,由于阀门突然开启或关闭、水泵突然停车、骤然启闭导叶等原因,使流速发生突然变化,同时压强产生大幅度波动的现象。
长距离输水工程应进行必要的水锤分析计算,并对管路系统采取水锤综合防护计算,根据管道纵向布置、管径、设计水量、功能要求,确定空气阀的数量、型式、口径。
1水锤发生的原因与分类1.1引起水锤过程的原因(1)启泵、停泵、用启闭阀门或改变水泵转速、叶片角度调节流量时;尤其在迅速操作、使水流速度发生急剧变化的情况。
(2)事故停泵,即运行中的水泵动力突然中断时停泵。
较多见的是配电系统故障、误操作、雷击等情况下的突然停泵。
1.2水锤破坏主要的表现形式(1)水锤压力过高,引起水泵、阀门和管道破坏;或水锤压力过低,管道因失稳而破坏。
(2)水泵反转速过高或与水泵机组的临界转速相重合,以及突然停止反转过程或电动机再启动,从而引起电动机转子的永久变形,水泵机组的剧烈振动和联结轴的断裂。
(3)水泵倒流量过大,引起管网压力下降,水量减小,影响正常供水。
1.3.水锤的分类与判别(1)按产生水锤的原因可分为:关(开)阀水锤、启泵水锤和停泵水锤;(2)按产生水锤时管道水流状态可分为:不出现水柱中断与出现水柱中断两类。
前者水锤压力上升值△H通常不大于水泵额定扬程HR或水泵工作水头H0称正常水锤;后者当水柱再弥合时,水锤压力上升值较高,常大于HR或H0,是引起水锤事故的重要原因,故称非常水锤。
所谓水柱中断,就是在水锤过程中,由于管道某处压力低于水的汽化压力而产生,即:Pi/γ+Pa/γ≤Ps/γ(1-1)式中: Pi/γ—管道中某点的压力(M);Pa/γ—大气压力(M);Ps/γ—水的饱和蒸汽压力(绝对压力),在常温下取2-3M;γ—水的容重。
(3)对于关(开)阀水锤,与关(开)阀时间T。
有关可分为:直接水锤:Tc<Tγ(1-2)间接水锤:Tc>Tγ (1-3) 式中:Tγ—水锤相(秒),见公式(1-12)。
8527型绞吸式挖泥船泥泵管理浅析摘要:泥泵是绞吸船关键部件。
本文通过研究中大型绞吸式挖泥船泥泵特性曲线对泥泵管理的意义、差别排距下的运行管理、封水的日常管理、汽蚀与水锤和泥泵仪表的日常管理等五方面,对施工具有指导意义。
关键词:泥泵;特性曲线;排距;封水;汽蚀与水锤;仪表引言:泥泵和绞刀是中大型绞吸式挖泥船主要的挖泥部件,消耗的功率占船舶总装机功率的四分之三以上,以总装机功率为13551Kw的8527型绞吸船为例,三台泥泵及绞刀输出功率为10312Kw,占比总装机功率76%;所以保障泥泵和绞刀效率就是提高挖泥船施工效率,直接影响着疏浚工程的经济效益、成本和工程进度,因此加强泥泵日常管理和总结分析是重中之重。
1、泥泵特性曲线对泥泵管理的意义绞吸式挖泥船的泥泵结构通常是闭式叶轮离心泵,研究其特性曲线可以帮助我们更科学、合理地使用和发挥泥泵的性能;泥泵曲线图描述了在特定转速条件下,泥泵流量与压力、功率以及效率之间的相互关系;在特性曲线中,每一个点的流量都有其独一的压力、效率和功率值,而最高效率点对应的工况被认为是最优的工况点。
在施工过程中,我们依据泥泵的特性曲线,并考虑到不同的土质和吹距等多种工况,来选择合适的泥泵转速、流速、浓度和排压等参数;下图1为8527型绞吸船泥泵工作特性曲线图,甲板泥泵型号:IHCHRMD221-37-85,叶轮外径2210mm,流道370mm,泥管850mm;水下泥泵型号:IHC HRMD172-36-85,叶轮外径1720mm,流道360mm,泥管850mm。
图1(8527型绞吸式挖泥船泥泵特性曲线图)2、不同长度管路下泥泵的运行管理绞吸船的施工效率关键是管路。
当挖深、土质和作业条件一定的情况下,泥泵效率主要变量就是管路距离。
过长时,流速、油耗增加,产量严重下降,若操作不当易堵塞输泥管路、加大泥泵及管路磨损、增加柴油机的故障率;管路过短又会导致柴油机负荷过大等,若使用在排泥口增加缩口的方法,这样导致效率降低,油耗等成本增加。
建筑消防给水系统中停泵水锤的算法及防护措施前言建筑消防给水系统作为一种供应消防水的系统,具有广泛的应用和重要意义。
在建筑消防给水系统中,停泵操作是一种常见的操作,但如果不注意,在停泵过程中会产生水锤现象,给系统带来严重的影响。
因此,本文将介绍建筑消防给水系统中停泵水锤的算法及防护措施。
建筑消防给水系统中的水锤现象水锤是指管道内的液体在运动中受到突然变化的力后产生的瞬间液压波。
当液体受到阻碍,如管道内蒸汽闸门、阀门等的突然关闭、阀门快速开启或关闭、水泵启动或停止时,将会产生瞬间的阻力,液体在瞬间变化的力下形成一种液压波,产生了水锤现象。
水锤现象对含气液体管道来说是一种严重的危险,其压力和震动不仅使管道和配件产生变形和管道接头产生破裂、还会对器具和工作人员产生潜在的危害,对建筑消防给水系统的工作产生极大的影响。
建筑消防给水系统中停泵水锤的产生原因建筑消防给水系统中的水泵作为推动消防水进入建筑内部的主要器材,其启停过程对于系统运行的影响非常大。
在建筑消防给水系统中实施停泵操作时,其主要目的是为了进行巡查、检修和更换机械故障等维修。
然而,停止水泵时也就是关闭水泵,在管道内产生压力瞬间变化的情况,此时就会产生水锤现象,导致系统受损,甚至影响的更大范围。
建筑消防给水系统中停泵水锤的算法由于建筑消防给水系统中停泵操作会引起水锤现象,因此,为了有效地缓解系统被水锤现象压力,一些算法被设计用来解决水锤问题。
以下将引入Dahl算法以及它的增强型来控制建筑消防给水系统中的水锤问题。
Dahl算法Dahl算法是对管道内液体实施流动控制和维持管道稳定的一种算法。
该算法仔细研究了水锤现象的机理,以此设计了一种算法,可以在管道中控制液体的流动,从而防止水锤的产生。
Dahl算法根据下列几个方面对管道液流状态进行监控:1.控制水流速度和流量。
2.调整管道内的压力。
3.调整管道内的废气压力。
4.检查管道内的流速。
5.检查管道内的流动状态。
水锤是个什么东西?如何消除或避免?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。
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。
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。
水锤效应的危害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。
消除或减轻水锤的防护措施对于水锤的防护措施很多,但需根据水锤可能产生的原因,采取不同的措施。