管道中(zhong)水锤的危(wei)害(hai)及(ji)防(fang)范(fan)措(cuo)施

水锤现象

     水(shui)锤是在(zai)突(tu)然停(ting)电或(huo)者在(zai)阀(fa)门关(guan)闭太快时,由(you)于(yu)压(ya)力(li)水(shui)流(liu)的惯性(xing),产生(sheng)水(shui)流(liu)冲击波,就(jiu)象(xiang)锤子敲打一(yi)样,所以(yi)叫(jiao)水锤(chui)。

     泵(beng)站水(shui)锤(chui)有启(qi)动水锤、关(guan)阀水(shui)锤和停(ting)泵水锤(chui)（由于突(tu)然(ran)停电等(deng)原(yuan)因(yin)形成的）。前(qian)两种(zhong)水(shui)锤(chui)在(zai)正常(chang)操(cao)作(zuo)程(cheng)序(xu)下，不会引(yin)起危及(ji)机(ji)组安(an)全(quan)的问题。后(hou)者形成(cheng)的水(shui)锤(chui)压(ya)力(li)值往往(wang)很(hen)大(da)，从而(er)酿(niang)成事(shi)故。

停泵(beng)水(shui)锤

     所(suo)谓(wei)停泵水(shui)锤(chui)是(shi)指突然断(duan)电或(huo)其(qi)他原(yuan)因造成开(kai)阀停车(che)时，在水泵和压力管道中由于流速的突然(ran)变化而(er)引(yin)起(qi)压力升(sheng)降的水力(li)冲(chong)击现象(xiang)。例(li)如电(dian)力系统(tong)或(huo)电器设(she)备(bei)发(fa)生故障、水泵(beng)机(ji)组偶发(fa)故(gu)障等原因，都可能(neng)发(fa)生离心(xin)泵(beng)开(kai)阀停车，从(cong)而(er)引发停泵(beng)水(shui)锤。

       停泵水锤的最高(gao)压(ya)力(li)可(ke)达正(zheng)常工作(zuo)压力(li)的200%，甚至(zhi)更高(gao)可(ke)以(yi)使管道(dao)及设备击(ji)毁(hui)，一般(ban)事(shi)故(gu)造(zao)成“跑水”、停(ting)水(shui)；严(yan)重事(shi)故造(zao)成(cheng)泵(beng)房(fang)被(bei)淹(yan)、设(she)备(bei)损坏(huai)、设(she)施被(bei)毁(hui)，甚(shen)至(zhi)于造(zao)成(cheng)人(ren)身(shen)伤(shang)亡(wang)事(shi)故(gu)。

水锤(chui)效应(ying)的(de)危(wei)害(hai)

水锤引起(qi)的(de)压(ya)强升高，可达(da)管道正(zheng)常工作压强(qiang)的几倍(bei)，甚至几(ji)十(shi)倍(bei)。这(zhe)种(zhong)大(da)幅(fu)度(du)的压(ya)强(qiang)波动，对(dui)管(guan)路(lu)系(xi)统造成(cheng)的(de)危害主(zhu)要有：

1、引(yin)起管(guan)道强(qiang)烈(lie)振动(dong)，管道(dao)接(jie)头断(duan)开；

2、破(po)坏(huai)阀(fa)门(men)，严(yan)重的(de)压强(qiang)过(guo)高造(zao)成管(guan)道爆管，供(gong)水管(guan)网压(ya)力(li)降(jiang)低(di)；

3、反(fan)之，压强过低(di)又会导(dao)致管子(zi)的(de)瘪塌，还(hai)会损(sun)坏(huai)阀(fa)门(men)和固定件(jian)；

4、引(yin)起(qi)水(shui)泵(beng)反(fan)转(zhuan)，破坏(huai)泵(beng)房内(nei)设(she)备(bei)或(huo)管道(dao)，严(yan)重(zhong)的(de)造成泵房淹没(mei)，造成(cheng)人身(shen)伤亡(wang)等(deng)重(zhong)大事故，影响(xiang)生产和生(sheng)活。

消(xiao)除或(huo)减轻(qing)水锤(chui)的防(fang)护措施

     对(dui)于水锤的(de)防(fang)护(hu)措施很多，但(dan)需(xu)根据水(shui)锤(chui)可能产(chan)生(sheng)的原(yuan)因(yin)，采(cai)取不同的措施。

     1、降(jiang)低(di)输水(shui)管线的(de)流(liu)速，可在(zai)一定(ding)程(cheng)度(du)上降低水锤压(ya)力(li)，但会(hui)增(zeng)大(da)输水管管径，增加工程(cheng)投资(zi)。输(shu)水管(guan)线(xian)布(bu)置(zhi)时(shi)应考(kao)虑(lv)尽量避(bi)免(mian)出(chu)现驼(tuo)峰或(huo)坡(po)度(du)剧(ju)变(bian)。

     减(jian)少(shao)输(shu)水管道(dao)长(zhang)度(du)，管(guan)线(xian)愈长，停(ting)泵(beng)水(shui)锤(chui)值愈大。由(you)一(yi)个(ge)泵站(zhan)变两个泵站(zhan)，用(yong)吸(xi)水井(jing)把两(liang)个(ge)泵(beng)站(zhan)衔接(jie)起(qi)来。

     停(ting)泵(beng)水(shui)锤的大小主(zhu)要与(yu)泵(beng)房的(de)几何扬程(cheng)有关，几(ji)何(he)扬(yang)程愈(yu)高，停(ting)泵(beng)水(shui)锤值也(ye)愈大(da)。因(yin)此(ci)，应(ying)根据当(dang)地实际(ji)情况选用(yong)合理的水泵(beng)扬(yang)程(cheng)。

     事故(gu)停泵后，应待(dai)止(zhi)回(hui)阀后(hou)管道充满水(shui)再(zai)启动水(shui)泵。 

     启泵(beng)时水泵出口阀(fa)门不(bu)要全(quan)开，否则(ze)会产生很大的(de)水(shui)冲击(ji)。很多泵(beng)站(zhan)的重大水(shui)锤事故(gu)多(duo)在这种情(qing)况(kuang)下产(chan)生。

     2、设(she)置(zhi)水(shui)锤消除(chu)装(zhuang)置(zhi)

      （1）采(cai)用恒(heng)压控(kong)制技(ji)术(shu)：

采用(yong)PLC自(zi)动控(kong)制系统(tong)，对(dui)机泵(beng)进行(xing)变频(pin)调速控(kong)制(zhi)，对(dui)整(zheng)个(ge)供水泵房(fang)系统(tong)操(cao)作(zuo)实行(xing)自(zi)动控制。由于供水管网(wang)压力(li)随着(zhe)工(gong)况的(de)变化而(er)不断(duan)变(bian)化(hua)，系统(tong)运(yun)行过程(cheng)中经常(chang)出(chu)现(xian)低(di)压(ya)或(huo)超压(ya)现象(xiang)，容(rong)易产(chan)生水(shui)锤(chui)，导(dao)致对管道和设备(bei)的(de)破坏，采用(yong)PLC自(zi)动控制系(xi)统(tong)，通(tong)过对(dui)管(guan)网(wang)压(ya)力的(de)检(jian)测，反馈控(kong)制(zhi)水(shui)泵的开(kai)、停和转速(su)调节，控(kong)制(zhi)流量，进(jin)而使(shi)压(ya)力(li)维(wei)持(chi)一定水平，可以(yi)通过(guo)控制微(wei)机(ji)设(she)定机(ji)泵供水压力，保(bao)持(chi)恒(heng)压(ya)供水(shui)，避免了过(guo)大(da)的(de)压力(li)波(bo)动，使产(chan)生水锤的概率减小。

（2）安装水(shui)锤消(xiao)除器(qi)

     该设备(bei)主要(yao)防止停泵(beng)水锤(chui)，一(yi)般安装(zhuang)在水泵(beng)出口管道(dao)附(fu)近，利(li)用(yong)管(guan)道(dao)本(ben)身的压力(li)为(wei)动(dong)力来(lai)实(shi)现(xian)低压自动(dong)动作，即当管道(dao)中(zhong)的压(ya)力(li)低(di)于设(she)定(ding)保(bao)护(hu)值时(shi)，排(pai)水口会(hui)自动(dong)打(da)开放水(shui)泄压，以(yi)平衡局部管道的(de)压(ya)力，防(fang)止水锤对(dui)设备和(he)管道的冲(chong)击(ji)，消(xiao)除(chu)器(qi)一(yi)般可分为(wei)机(ji)械式(shi)和(he)液(ye)压(ya)式两(liang)种(zhong)，机械(xie)式消(xiao)除器动(dong)作后由(you)人工(gong)恢复(fu)，液(ye)压式消除器可(ke)自动(dong)复(fu)位(wei)。

    （3）在大口径的(de)水泵(beng)出水管(guan)上安装缓(huan)闭止(zhi)回阀(fa)

      可(ke)有效的(de)消除停泵(beng)水(shui)锤，但因(yin)阀(fa)门动作(zuo)时有(you)一(yi)定的水(shui)量(liang)倒(dao)流(liu)，吸水井(jing)须有溢流(liu)管。缓(huan)闭(bi)止回阀有(you)重锤(chui)式(shi)和(he)蓄能式两种。这种阀门可以(yi)根据(ju)需(xu)要(yao)在(zai)一(yi)定范围内对(dui)阀(fa)门关闭时间(jian)进(jin)行调(diao)整。一(yi)般在停电后(hou)3～7 s内阀门关(guan)闭70％～80％，剩余20％～30％的(de)关(guan)闭(bi)时(shi)间则根(gen)据水(shui)泵和(he)管路的情况调节，一般在10～30 s范(fan)围(wei)。值得注意(yi)的是(shi)，当管(guan)路(lu)中(zhong)存在驼(tuo)峰而发生弥(mi)合(he)水锤(chui)时，缓闭止(zhi)回阀的作(zuo)用(yong)就十分(fen)有限.

    （4）设(she)置单(dan)向调压(ya)塔

     在泵站(zhan)附(fu)近或(huo)管道的(de)适当位置修建(jian)，单向(xiang)调(diao)压(ya)塔的(de)高度(du)低(di)于(yu)该(gai)处的(de)管道压(ya)力。当管道(dao)内压力低于塔(ta)内水位(wei)时(shi)，调压塔(ta)向(xiang)管(guan)道补水，防(fang)止水柱拉(la)断(duan)，避(bi)免(mian)弥(mi)合(he)水(shui)锤。但(dan)其对(dui)停(ting)泵(beng)水(shui)锤以(yi)外(wai)的(de)水(shui)锤如(ru)关(guan)阀(fa)水(shui)锤的(de)降(jiang)压作(zuo)用(yong)有(you)限。此外单向调压(ya)塔(ta)采(cai)用的单(dan)向(xiang)阀的(de)性(xing)能要(yao)绝对(dui)可靠(kao)，一旦(dan)该阀门失灵，可(ke)能导(dao)致发生(sheng)较大(da)的(de)水锤（如(ru)下(xia)图）。

    （5）在泵站(zhan)内设置(zhi)旁(pang)通管（阀）

       在泵系(xi)统(tong)正(zheng)常运行时，由(you)于水泵(beng)压水(shui)侧(ce)水压(ya)高于吸(xi)水(shui)侧的水(shui)压(ya)，止(zhi)回阀关(guan)闭。当(dang)事故断(duan)电突(tu)然停泵后(hou)，水(shui)泵(beng)站(zhan)出(chu)口处压力(li)急剧(ju)降低(di)，而吸(xi)水侧(ce)压力(li)则(ze)猛(meng)升(sheng)。在此差压下，吸水总(zong)管(guan)中的(de)瞬(shun)态(tai)高压水即推(tui)开(kai)止(zhi)回阀(fa)阀板(ban)流向压(ya)水(shui)总管的瞬(shun)态(tai)低(di)压(ya)水(shui)，并(bing)使(shi)该(gai)处(chu)低(di)水压有(you)所(suo)升高；另(ling)一方面(mian)，使(shi)水泵(beng)吸水侧的水锤升(sheng)压也得到降(jiang)低。这样一(yi)来(lai)，水(shui)泵(beng)站两侧(ce)的水锤(chui)升、降(jiang)压都得(de)到(dao)控制，从而(er)有效(xiao)地减(jian)少和防止(zhi)了(le)水(shui)锤危(wei)害。

     （6）设(she)置(zhi)多(duo)级(ji)止回(hui)阀

      在(zai)较长(zhang)的输水(shui)管路(lu)中(zhong)，增(zeng)设一个或多(duo)个止回阀，把(ba)输(shu)水(shui)管(guan)划(hua)分(fen)成几段(duan)，每段上均(jun)设止(zhi)回阀(fa)。当水(shui)锤过(guo)程中(zhong)输水管(guan)中(zhong)水倒(dao)流(liu)时，各(ge)止(zhi)回(hui)阀(fa)相继(ji)关闭把(ba)回(hui)冲(chong)水流(liu)分成数段，由(you)于(yu)每(mei)段输水管（或回冲水(shui)流(liu)段）内(nei)静水(shui)压(ya)头(tou)相当(dang)小，从而(er)降低(di)了(le)水锤(chui)升压。此(ci)项防护措(cuo)施(shi)，可(ke)有效的(de)用于(yu)几(ji)何供(gong)水高(gao)差(cha)很大的(de)情况(kuang)；但(dan)不(bu)能(neng)消除水柱分(fen)离(li)的可能(neng)性(xing)。其最大(da)的(de)缺点是(shi)：正常运行时(shi)水泵电耗增大、供水成本提(ti)高。