水錘產(chǎn)生的條件及危害

【專家解說】：在壓力管道中，由于某種外界原因（如閥門突然關(guān)閉或開啟，水泵機(jī)組突然停車等），使得水的流速突然變化，從而引起壓強(qiáng)急劇升高和降低的交替變化，這種水力現(xiàn)象稱為水錘，也稱水擊。 一、水錘的危害 水錘引起的壓強(qiáng)升高，可達(dá)管道正常工作壓強(qiáng)的幾倍，甚至幾十倍。這種大幅度的壓強(qiáng)波動，造成的危害有： 1、引起管道強(qiáng)烈振動，管道接頭斷開，破壞閥門，嚴(yán)重的造成管道爆管，沿途房屋漬水，供水管網(wǎng)壓力降低。 2、引起水泵反轉(zhuǎn)，破壞泵房內(nèi)設(shè)備或管道，嚴(yán)重的造成泵房淹沒。 3、造成人身傷亡等重大事故，影響生產(chǎn)和生活。 二、水錘產(chǎn)生的條件 1、閥門突然開啟或關(guān)閉。 2、水泵機(jī)組突然停車或開啟。 3、單管向高處輸水（供水地形高差超過20米）； 4、水泵總揚(yáng)程（或工作壓力）大； 5、輸水管道中水流速度過大； 6、輸水管道過長，且地形變化大。 三、水錘的預(yù)防措施 ㈠開（關(guān)）閥水錘 1、開關(guān)水錘有直接水錘和間接水錘，延長開閥和關(guān)閥的時間，可避免產(chǎn)生直接水錘。 2、離心泵、混流泵應(yīng)在閥門關(guān)至15%—30%時而不是全關(guān)時停泵，這樣可以降低水泵出口壓力，防止水泵振動及延長閥門使用壽命。對于軸流泵在泵出口一般不應(yīng)設(shè)閥門。 ㈡啟泵水錘 1、排除管道空氣，使管道充滿水后再開啟水泵。凡是長距離輸水管道的隆起處各點(diǎn)應(yīng)設(shè)置自動排氣閥或設(shè)置充水設(shè)施。 2、當(dāng)水泵必須在空管啟動時，可采用分階段開閥啟泵方式。 ⑴先將水泵出口閥門打開15%—30%（蝶閥可先開150—300），管道上其余閥門全部開啟。 ⑵然后啟動水泵。 ⑶待管道充滿水后再將水泵出水口閥門全開或開到所需的角度。 3、設(shè)有止回閥的水泵 ⑴在止回閥前設(shè)自動排氣閥。 ⑵在止回處設(shè)旁通閥。 ⑶事故停泵后，應(yīng)待止回閥后管道充滿水再啟動水泵。 ⑷啟泵時水泵出口閥門不要全開，否則會產(chǎn)生很大的水沖擊。據(jù)調(diào)查分析國內(nèi)幾個泵站的重大水錘事故多在這種情況下產(chǎn)生。 ㈢停泵水錘 給水管中的水在斷電后的最初瞬間，主要靠慣性以逐漸減慢的速度繼續(xù)向水池方向流動，然后流速降到零。管道中的水在重力水頭作用下，又開始向水泵倒流，速度由零逐漸增大。由于管道中水的流速變化，從而引起水錘現(xiàn)象的發(fā)生。 1、降低輸水管道的流速，增加管道直徑、壁厚，可在一定程度上降低水錘壓力。 2、選用轉(zhuǎn)動慣量GD2較大的電動機(jī)或加裝有足夠慣性的飛輪，可在一定程度上降低水錘值。 3、輸水管線布置時，減少管路布置的陡峭度，盡量布置平緩管路，應(yīng)考慮盡量避免出現(xiàn)峰點(diǎn)或坡度劇變，在管路中各峰點(diǎn)安裝可靠的排氣閥，避免產(chǎn)生彌合水錘。 4、通過水錘計算，停泵水錘的大小主要與泵房的幾何揚(yáng)程有關(guān)，幾何揚(yáng)程愈高，停泵水錘值也愈大。因此，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況選用合理的水泵揚(yáng)程。 5、減少輸水管道長度，管線愈長，停泵水錘值愈大。由一個泵站變兩個泵站，用吸水井把兩個泵站銜接起來。 6、停泵水錘主要因為出水管道止回閥關(guān)閉過快引起，因此，取消止回閥可以消除停泵的危害，并且可以減少水頭損失，節(jié)約能耗；目前，經(jīng)過一些大城市的實(shí)驗，認(rèn)為一級泵房可以取消，二級泵房不易取消；取消止回閥時應(yīng)進(jìn)行停泵水錘壓力計算，為減少和消除水錘，目前常在大口徑管道上安裝微阻緩閉止回閥。 7、在大口徑的水泵出水管上安裝緩閉止回閥、微閉蝶閥，可有效的消除停泵水錘，但因閥門動作時有一定的水量倒流，吸水井須有溢流管。緩閉止回閥有重錘式和蓄能式兩種，這種閥門可以根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)對閥門關(guān)閉時間進(jìn)行調(diào)整。需要注意的是，當(dāng)管路中存在峰點(diǎn)而發(fā)生彌合水錘時，緩閉止回閥的作用就十分有限。 8、緊靠止回閥并在其下游安裝水錘消除器，管道中的水錘壓力通過開啟的水錘消除器泄掉，即利用管道本身的壓力為動力來實(shí)現(xiàn)低壓自動動作，即當(dāng)管道中的壓力低于設(shè)定保護(hù)值時，排水口會自動打開放水泄壓，以平衡局部管道的壓力，防止水錘對設(shè)備和管道的沖擊，通常用的水錘消除器有下開式停泵直接水錘消除器、自動復(fù)位水錘消除器、自動復(fù)位的下開式水錘消除器、氣囊式水錘消除器四種。某些水錘消除器無自動復(fù)位功能，容易因誤操作導(dǎo)致發(fā)生水錘。 9、采用水力控制閥，一種采用液壓裝置控制開關(guān)的閥門，一般安裝于水泵出口，該閥利用機(jī)泵出口與管網(wǎng)的壓力差實(shí)現(xiàn)自動啟閉，閥門上一般裝有活塞缸或膜片室控制閥板啟閉速度，通過緩閉來減小停泵水錘沖擊，從而有效消除水錘。 10、設(shè)置雙向調(diào)壓塔，在泵站附近或管道的適當(dāng)位置修建，雙向調(diào)壓塔的水面高度應(yīng)高于輸水管道終點(diǎn)接收水池的水面高度并考慮沿管道的水頭損失。調(diào)壓塔將隨著管路中的壓力變化向管道補(bǔ)水或泄掉管路中的過高壓力，從而有效地避免或降低水錘壓力。這種方式工作安全可靠，但其應(yīng)用受到泵站壓力和周邊地形的限制。 11、單向調(diào)壓塔：在泵站附近或管道的適當(dāng)位置修建，單向調(diào)壓塔的高度低于該處的管道壓力。當(dāng)管道內(nèi)壓力低于塔內(nèi)水位時，調(diào)壓塔向管道補(bǔ)水，防止水柱拉斷，避免彌合水錘。但其對停泵水錘以外的水錘如關(guān)閥水錘的降壓作用有限。此外單向調(diào)壓塔采用的單向閥的性能要絕對可靠，一旦該閥門失靈，可能導(dǎo)致發(fā)生較大的水錘。 12、安裝氣壓罐，它利用氣體體積與壓力的特定定律工作。隨著管路中的壓力變化氣壓罐向管道補(bǔ)水或吸收管路中的過高壓力，其作用與雙向調(diào)壓塔類似。 ㈣其它 、1.采用PLC自動控制系統(tǒng)，對機(jī)泵進(jìn)行變頻調(diào)速控制，對整個供水泵房系統(tǒng)操作實(shí)行自動控制。因供水管網(wǎng)壓力隨著工況的變化而不斷變化，機(jī)泵工頻運(yùn)行時經(jīng)常出現(xiàn)低壓或超壓現(xiàn)象，容易產(chǎn)生水錘，導(dǎo)致對管道和設(shè)備的破壞，采用PLC自動控制系統(tǒng)，通過對管網(wǎng)壓力的檢測，反饋控制水泵的開、停和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，控制流量，進(jìn)而使壓力維持一定水平，可以通過控制微機(jī)設(shè)定機(jī)泵供水壓力，保持恒壓供水，避免了過大的壓力波動，使產(chǎn)生水錘的概率減小。 2、安裝泄壓保護(hù)閥，該設(shè)備安裝在管道的任何位置，和水錘消除器工作原理一樣，只是設(shè)定的動作壓力是高壓，當(dāng)管路中壓力高于設(shè)定保護(hù)值時，排水口會自動打開泄壓。 為了滿足城鄉(xiāng)人民的正常生產(chǎn)和生活用水需求，減少供水管網(wǎng)及設(shè)施的維修費(fèi)用，降低供水管網(wǎng)壓力低造成的社會影響，預(yù)防供水事故的發(fā)生，認(rèn)識及消除不安全隱患，是非常有必要的。