第一节 水锤现象和研究水锤的目的

第一节水锤现象和研究水锤的目的

一、水锤现象

《水力学》这门课程告诉我们，当压力管道末端的流量发生变化时，管道内将出现非恒定流现象，其特点是随着流速的改变压强有较显著的变化，这种现象称为水锤（亦称水击）。

图14-1为一压力管道的示意图。管道末端有一节流阀A；阀门全开时管道中的恒定流速为Vo,若忽略水头损失，管末水头为Ho ,管道直径为do，水的密度为ρo。

当阀门突然关闭（关闭时间

=0)后，阀门处的流速为零，管道中的水体由于惯性作用，仍以流速Vo 流向阀门，首先使靠近阀门dx长的一段水体受到压缩，如图14-

1（a），在该段长度内，流速减为零，水头增至Ho +△H,水的密度增至ρo+△ρ,管径增至do +△d。由于dx上游水体未受到阀门关闭的影响，仍以流速Vo流向下游，使靠近dx上游的另一段水体又受到压缩，其结果使流速、压强、水的密度和管径变化与dx段相同。这样，整个压力管道中的水体便逐步被压缩。水头变化△H称水锤压强，其前峰的传播速度c称水锤波速。

当时间t=L/c（L为管长）时，水锤波传到B点。B点的左边为水库，压强不变，右边的压强比左边高△H,不能平衡，管道中的水体被挤向水库，其流速为Vo,使管道进口的压强恢复到初始状态Ho ,水的密度和管径也恢复到初始状态ρo和do.可以看出，水锤波在B点发生了反射，反射波的绝对值与入射波相同，均为△H,但符号相反，即由升压波反射为降压波，故B点的反射规律为异号等值反射，这是水库对水锤波反射的特点。

B点的反射波以速度c向下游传播，反射波所到之处，消除了升压波的影响，使管道中水的压强、密度和管径都恢复到初始状态，但流速方向与初始状态相反，见图14-1(b)。

当t=2L/c时，管道中的压强虽恢复正常，但其中的水体仍以流速Vo 向上游流动，由于阀门是关闭的，要求流速为零，故此向上游的流速Vo必然在阀门处引起一个压降△H，可以看出，水库反射波在阀门处再一次发生反射，其数值和符号均不变，即降压波仍反射为降压波，故A 点的反射规律为同号等值反射，这是阀门完全关闭状态下的反射特点。

阀门处的反射波仍以速度Vo向上游传播，所到之处，管道内压强降为Ho-△H,管径减为do-△d,水的密度变为Po-△P,流速变为零，如图14-1（c）所示。

当t=3L/c时，阀门的反射波到达B点，B点右边管道中的压强比左边水库低△H，压强仍不能平衡，水库中的水体必然以流速Vo挤人水管，使水管的压强逐步恢复正常，如图14-1 (d）。可见，水库将阀门反射回来的降压波又反射成升压波，以速度c传播回去，其值仍为△H,这是符合水库的“异号等值”反射规律的。

当t=4L/c时，水库第二次的反射波又到达A点，此时整个压力管道中的压强和流速都恢复到初始状态。因此，时间t=4L/c称为水锤波的“周期”。此后水锤现象又重复以上过程。水锤波在管道中传播一个来回的时间t=2L/c,称为水锤波的“相”，两相为一周期。

图 14-1 压力管道水锤示意图

以上讨论忽略了摩阻的影响，摩阻的存在将带来能量的损耗，实际上，水锤波在管道中的传播不是一个振幅不变的持续振荡，而是逐渐衰减趋于消失。

实际上阀门不可能突然关闭，总有一定的历时，其水锤现象比突然

关闭情况要复杂得多，但上述水锤波传播和反射的规律仍然适用，下面我们将逐步加以讨论。

压力管道的末端装有水轮机，改变流量的机构为导叶或阀门。引起水轮机流量变化的原因很多，可归纳为两类。

1、水电站正常运行情况下的负荷变化

电力系统的负荷是随着时间改变的，如水电站担任峰荷或调频，则其负荷和水轮机的流量将时刻处于变化之中，但这类变化一般比较缓慢，由此引起的水锤现象一般不起控制作用。在水电站正常运行中也可能发生较大的负荷变化，例如，系统中某电站突然事故停机或投人运行，某大型用电设备的启动或停机，等等，都可能要求本电站突然带上或丢弃较大负荷，以适应系统的供电要求。

2、水电站事故引起的负荷变化

引起水电站丢弃全部或部分负荷的事故有：输电线或母线短路，主要设备发生故障（如水轮发电机组轴承过热、调速系统故障等）及有关建筑物发生事故等等。输电线或母线短路，视主结线形式和短路性质，可能迫使水电站丢弃全部负荷或部分负荷；主要设备故障一般只使发生故障的机组停机。水电站事故引起的负荷变化一般较大，常是水锤计算的控制情况。

二、研究水锤现象的目的

水锤现象是各类水电站所共有。研究水锤现象的目的可归纳为以下四种。

(l)计算水电站过水系统的最大内水压强，作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据。

(2）计算过水系统的最小内水压强，作为布置压力管道的路线（防止压力水管内发生真空）和检验尾水管内真空度的依据。

(3）研究水锤现象与机组运行（如机组转速变化和运行的稳定性等）的关系。

(4）研究减小水锤压强的措施。

水锤现象也往往是引起压力管道和机组振动的原因之一。对于明钢管，应研究水锤引起管道振动的可能性。

水锤现象及解决方案

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。特别是第一次试水，必须排气，排气完了再停水。 水锤现象 在有压力管路中，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵机组突 然停车）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，这种水力现象称为水击或水锤。 因开泵、停泵、开关闸阀过于快速，使水的速度发生急剧变化，特别 是突然停泵引起水锤，可以破坏管道、水泵、阀门、并引起水泵反转，管 网压力降低等，所以，预防水锤发生极为重要，平时预防水锤发生的措施 主要有以下几个方法： a. 开关阀门过快引起的水锤： （1）延长开阀和关阀时间。

冷热水管道中的水锤现象

冷热水系统中的水锤现象 意大利卡莱菲公司北京办事处舒雪松 冷热水管道中的水锤现象指管道中的水流在极短的时间内迅速地停止或加速，因此所造成的有力的冲击。比如说，在迅速关闭水龙头，或水泵起停时，经常听到‘嘭’一声短暂的闷响。这就是典型的‘水锤现象’。这种冲击的能量来自于管道内水流速度突然的改变。 ‘水锤’这一名词来源于古代的一种兵器‘攻城槌’，它运用于攻克城墙或城门，它造成的冲击力与水锤现象类似。 图1 ‘攻城槌’由一个长木棒制成，在木棒的顶端有一个铁锤，它能产生的冲击力大小取决于操作武器的士兵的力量。（见图1） 而水锤力量的大小却由很多因素决定。 管道中静止的水只具有‘潜能’，即由它的定额所决定的能量。当定额降低并接近海平面时，其潜能减弱并消失。如果假定海平面为‘0’，高于海平面的海拔高度‘z’,物体质量为m,那么它所具备的能量为mgz：其中‘g’为重力加速度（9.81m/s2）。 如果管道中的水以一定的速度‘v’流动，在潜能上又加入了动能，约为1/2 mv2。这种运行的能量来源于mv, 它代表了水的运动量，即组成水的每一滴水的运动量总和。 就如前面提到的一样，当猛然关闭阀门或水泵时，水的流速突然变为零（v=0），其动能也消失（1/2 mv2=0）同样它的运动量也消失（mv=0）。

但是，水所具备的能量不可能就这样瞬间溶解，它改变为‘压力波’，以声速在管道内传送。这就是‘水锤现象’。它所产生的高压能超过100bar ，而其延续的时间也就仅百分之几秒。由于其速度如此快捷，管道上的压力表根本无法显示出管道系统内这种瞬间弹性的压力波动。 理论上说，水不能被压缩，但为了更好地解释高压的产生，我们必须承认水是能被压缩的，如同气体一样。根据Hoorce 定律，如果将1立方米水压缩1bar ，它体积将减少 50cm 3。当关闭一段管道末端的阀门时（如图2所示）。与阀门接触的水受到压缩，通俗地说, 水‘缩短’了。因此它的部分动能改变为压力能量。这时，其压力由P 变为P+△P ，△P 即是超出的压力。压力波沿着管道相反的方向传送到管道的起点，如水箱。在这儿，水箱的水受到膨胀。如果管道长度L （m ）为阀门上游管道长度，c 为运动速度（m/s ）（紊流传送的速度）。压力波到达管道起点的时间t=L/c (s)。这种情况下，管道内的水流是静止的（v=0）而且是被压缩的。 我们假设管道的起点为一个水箱的入口处，当压力波到达这个假定的入口处截面时，在入口处的水箱一端压力为Px+△P 。一部分可以忽略不计的水从管道回到水箱，这样一来，在水箱至阀门之间产生了负压一△P 。这个负压经过同样的L/c 的时间到达阀门。因此从关闭阀门到负压回到阀门共用时间tc=2 L/c ，称为‘持续时间’。 但是在阀门这儿又出现了一△P 的不平衡，此负压向上游方向延伸。因此在水箱与阀门之间又产生了压力波。这个时间段为3 L/C 。所有这些往返的压力波都在约百分之几秒内完成，如同前面讲到的一样。 如何界定关闭阀门的方式是否会造成水锤呢？我们将关闭的方式分为‘猛烈’式和‘平缓式’。通常说来, ‘猛烈关闭’的方式会带来水锤使压力升高。 当关闭的时间tc<2 L/c 时，这属于‘猛烈’关闭，当tc>2 L/c 时属于‘平缓’关闭。如果是猛烈关闭，超压（或负压）的最高值并不是出现在整个管道长度L （即水箱至阀门关闭处），而是出现在从阀门关闭处开始的Lx=L —（ctc/2）。经过这一段长度后，超压（或负压）将沿程逐渐降低（或增加）。（如图2所示）。如果关闭是‘瞬间的’，以上的压力值将会出现在整个管道内。 值得注意的是，猛烈地关闭阀门会造成超压，猛烈地开启阀门会造成降压。两者都会产生水锤现象。 区别只

水锤产生的原因危害及预防措施

谈水锤产生原因 、危害和预防措施 水锤产生原因、 我公司施工的绿城千岛湖度假公寓1#楼工程，空调管道中连接风机盘管的不锈钢软接出现多处断裂，造成吊顶泡水的严重后果。另外杭州金沙港旅游文化村度假用房某楼也发生了给水铜管管件断裂的事故，同样造成了吊顶泡水的严重后果。这二起事故都造成较大经济损和负面影响，经现场踏勘和相关情况的了解分析，造成这二起事故的原因为“水锤”。 先说说什么叫水锤、产生水锤的原因及其危害：水锤是在突然停泵或者在阀门关闭或打开太快时,由于压力水流的惯性,产生的水流冲击波,由于象锤子敲打一样,所以叫水锤。水锤产生的原因是： 1、阀门突然开启或关闭。由于管道内壁光滑，水流动自如，当阀门突然关闭，水流对阀门及管壁，主要是阀门会产生一个压力，后续水流在惯性的作用下，使压力迅速达到最大，并产生破坏作用，这是正水锤。相反，关闭的阀门在突然打开时，也会产生水锤，叫负水锤，也有一定的破坏力，但没有前者大。2、水泵突然停止或开启。水泵起动时，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；水泵停止时，管道中的水靠惯性以逐渐减慢的速度继续向用水点流动，然后流速降到零，管道中的水在重力水头作用下，又开始向水泵倒流，速度由零逐渐增大。由于管道中水的流速变化，从而引起水锤的发生。3、管道中存在空气。空气柱在突然降压或升压时会膨胀或压缩推动水柱运动，这样气推水、水推气，形成水锤。另外管道向高处输水（高差超过20米）；水泵总扬程（或工作压力）大；

什么是水锤效应

什么是水锤效应? 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。 另一种说法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。 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。特别是第一次试水，必须排气，排气完了再停水。 水锤效应的危害： 因开泵、停泵、开关阀门过于快速，使水的速度发生急剧变化，特别是突然停泵引起的水锤，可以破坏管道、水泵、阀门，并引起水泵反转，管网压力降低等。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。 水锤效应的预防： 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。 （1）管线内空气未能排出易产生水锤。管线有高低起伏之情况，管线较高之位置，容易积存空气，因空气受压后，体积会被压缩，内压会大幅度的增加，导致产生水锤。水锤则造成壁承受瞬间加压。 防止措施：管线较高之位置装设“自动排气阀”自动排气阀上方有浮动球，当水未达满或没有水时，浮球自动掉落，空气可由此孔排出，当管内有水，此浮球会浮起，满管时此浮球会浮上堵塞上方之圆孔，上述功能可排出管内高处遗留的

水锤现象的解决方案

水锤现象的解决方案 1.概述 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。进水叶因关闭过快而引起压水 管爆裂的事故。 2.水锤效应现象 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。 3.水锤解决方法 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。特别是第一次试水，必须排气，排气完 了再停水。

水锤的产生与消除

水锤的产生与消除 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。 水锤效应的消除 要想消除水锤，必须加装水锤吸纳器或缓闭止回阀。只有缓闭功能的碟形止回阀才有防止水锤的作用。

水锤计算

第九章水电站的水锤与调节保证计算 第一节概述 一、水电站的不稳定工况 机组在稳定运行时，水轮机的出力与负荷相互平衡，这时机组转速不变，水电站有压引水系统(压力隧洞、压力管道、蜗壳及尾水管)中水流处于恒定流状态。 在实际运行过程中，电力系统的负荷有时会发生突然变化(如因事故突然丢弃负荷，或在较短的时间内启动机组或增加负荷)，破坏了水轮机与发电机负荷之间的平衡，机组转速就会发生变化。此时水电站的自动调速器迅速调节导叶开度，改变水轮机的引用流量，使水轮机的出力与发电机负荷达到新的平衡，机组转速恢复到原来的额定转速。由于负荷的变化而引起导水叶开度、水轮机流量、水电站水头、机组转速的变化，称为水电站的不稳定工况。其主要表现为： (1) 引起机组转速的较大变化 由于发电机负荷的变化是瞬时发生的，而导叶的启闭需要一定时间，水轮机出力不能及时地发生相应变化，因而破坏了水轮机出力和发电机负荷之间的平衡，导致了机组转速的变化。丢弃负荷时，水轮机在导叶关闭过程中产生的剩余能量将转化为机组转动部分的动能，从而使机组转速升高。反之增加负荷时机组转速降低。 (2) 在有压引水管道中发生“水锤”现象 当水轮机流量发生变化时，管道中的流量和流速也要发生急剧变化，由于水流惯性的影响，流速的突然变化使压力水管、蜗壳及尾水管中的压力随之变化，即产生水锤。导叶关闭时，在压力管道和蜗壳中将引起压力上升，尾水管中则造成压力下降。反之导叶开启时，在压力管道和蜗壳内引起压力下降，而在尾水管中引起压力上升。 (3) 在无压引水系统(渠道、压力前池)中产生水位波动现象。无压引水系统中产生的水位波动计算在第八章已介绍。 二、调节保证计算的任务 水锤压力和机组转速变化的计算，一般称为调节保证计算。调节保证计算的任务及目的是： (1) 计算有压引水系统的最大和最小内水压力。最大内水压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据之一；最小内水压力作为压力管道线路布置、防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据。

灌溉系统中水锤的解决方案

灌溉系统中水锤的防治办法 供水管道总会产生一阵阵有节奏的异响，作为工程人员我们应知道，这是水锤现象会危害我们的管网及设备，必须尽早处理及时预防。 一、何为水锤现象？ 在有压力管路中，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵机组突然停机）使水的流速突然发生变化，从而引起水击，这种水力现象称为水击或水锤。液体在管内流动时，它具有动能，当液体突然停止，它的运动能量必须被消除。这时能量变成自停止点开始的高压波，以近声音的传播速度沿管路系统来回传递，使管内液体膨胀并撞击管路，发出刺耳的噪声。 也就是说：快速地开泵、停泵、开关阀门，使水的流速发生急剧变化，就是产生水锤现象的基本原因。 二、水锤的危害 水锤效应有极大的破坏性：由于水锤的产生，使得管道中压力急剧增大至超过正常压力的几倍甚至十几倍、几十倍，其危害很大，严重时会引起管道的破裂，影响生产和生活。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。 水锤现象可以破坏管道、水泵、阀门、并引起水泵反转，管网压力降低等。 三、常见水锤现象的原因分析及对策 既然管道系统内水的流速的急剧变化是产生水锤的基本原因，我们有必要对此展开深入地探讨，以便寻求应对之策。 1.各种阀门突然开启或关闭，水泵机组突然停机或开启 将响应太快调整为响应迟钝，比如延长开阀和关阀时间，选择开关动作迟钝的阀门，或者选择关键点位安装止回阀。 2.输水管道中水流速度过大；管道过长，且地形变化大 降低输水管线的流速，可在一定程度上降低水锤压力，但会增大输水管管径，增加工程投资。 输水管线布置时应考虑尽量避免出现驼峰或坡度剧变。 减少输水管道长度，管线愈长，水锤值愈大。高山地区灌溉可选择截断管道减压的方式，解决管道铺设过长的问题。也可采用增加专用阀门的方式进行水锤的消除。 采用水力控制阀：一种采用液压装置控制开关的阀门，一般安装于水泵出口，该阀利用机泵出口与管网的压力差实现自动启闭，阀门上一般装有活塞缸或膜片室控制阀板启闭速度，通过缓闭来减小水锤冲击，从而有效消除水锤。 采用快闭式止回阀：该阀结构是在快闭阀板前采用导流结构，停泵时，阀板同时关闭，依靠快闭阀板支撑住回流水柱，使其没有冲击位移，从而避免产生停泵水锤。

第一节 水锤现象和研究水锤的目的

第一节水锤现象和研究水锤的目的 一、水锤现象 《水力学》这门课程告诉我们，当压力管道末端的流量发生变化时，管道内将出现非恒定流现象，其特点是随着流速的改变压强有较显著的变化，这种现象称为水锤（亦称水击）。 图14-1为一压力管道的示意图。管道末端有一节流阀A；阀门全开时管道中的恒定流速为Vo,若忽略水头损失，管末水头为Ho ,管道直径为do，水的密度为ρo。 当阀门突然关闭（关闭时间 =0)后，阀门处的流速为零，管道中的水体由于惯性作用，仍以流速Vo 流向阀门，首先使靠近阀门dx长的一段水体受到压缩，如图14- 1（a），在该段长度内，流速减为零，水头增至Ho +△H,水的密度增至ρo+△ρ,管径增至do +△d。由于dx上游水体未受到阀门关闭的影响，仍以流速Vo流向下游，使靠近dx上游的另一段水体又受到压缩，其结果使流速、压强、水的密度和管径变化与dx段相同。这样，整个压力管道中的水体便逐步被压缩。水头变化△H称水锤压强，其前峰的传播速度c称水锤波速。 当时间t=L/c（L为管长）时，水锤波传到B点。B点的左边为水库，压强不变，右边的压强比左边高△H,不能平衡，管道中的水体被挤向水库，其流速为Vo,使管道进口的压强恢复到初始状态Ho ,水的密度和管径也恢复到初始状态ρo和do.可以看出，水锤波在B点发生了反射，反射波的绝对值与入射波相同，均为△H,但符号相反，即由升压波反射为降压波，故B点的反射规律为异号等值反射，这是水库对水锤波反射的特点。 B点的反射波以速度c向下游传播，反射波所到之处，消除了升压波的影响，使管道中水的压强、密度和管径都恢复到初始状态，但流速方向与初始状态相反，见图14-1(b)。 当t=2L/c时，管道中的压强虽恢复正常，但其中的水体仍以流速Vo 向上游流动，由于阀门是关闭的，要求流速为零，故此向上游的流速Vo必然在阀门处引起一个压降△H，可以看出，水库反射波在阀门处再一次发生反射，其数值和符号均不变，即降压波仍反射为降压波，故A 点的反射规律为同号等值反射，这是阀门完全关闭状态下的反射特点。

水锤理论及其应用综述

水锤理论及其应用综述 对封闭管道水力瞬变主题的理论和现实利益的研究已超过一百多年的历史。虽然管网的一维性研究是简单的，但是瞬态流体流动的完整描述是流体动力学理论中一个有趣的问题。例如，目前对管道中瞬态的波湍流结构和强度响应和管道中由于水动力不稳定因素引起的流轴对称损失尚无法了解。然而，这种了解对于瞬态管子流动中的能量耗散和水质模型是重要的。这篇文章在历史发展状况以及目前在水利瞬边领域的研究和实践两个方面做了回顾。特别是，这篇文章论述了一维流动的质量和动量方程，波速，数值求解一维问题，以及一维问题的壁面剪应力模型；二维流动的质量和动量方程，湍流模型，数值求解二维问题，边界条件，瞬态分析软件，和水锤理论和实践未来的研究方向。报告着重介绍了各种方程的假设和限制条件，从而阐明了这些方程运动的范围以及这些方程运用的局限性。了解这些方程是局限性是非常重要的（1）可以用来解释结果，（2）判断从他们获得的数据的可靠性，（3）尽量减少在研究和实践的滥用水锤模型，和（4）可以划分影响数值结果和水锤模型物理过程的影响因素。 1 引言 实际上物理知识方面的增长不能被当做一个积累的过程。这种知识的基本格式改变是不时的……，在累计期间，科学家按照他们知道的方法去研究，除了缺少细节和精度的改进。他们依照自然界的规律

思考问题，例如在一定的时间里用简单的模型去解释他们现实的经验。后来的科学家通常发现这些现实体现某些隐含的假设和假设的观念，后来验证竟然是不正确的。范德堡。 中国古代，中部美洲玛雅印第安人，美索不达米亚文明，尼罗河，底格里斯河和幼发拉底河系统接壤，和整个历史上的许多其他社会已经开发出传达的水，主要用于农业灌溉用途广泛的系统，但也为国内旅游业议会供水。古人在“传统，”文化为基础的高科技技术的背景下理解和运用流体流动的原则。随着科学时代的到来和数学中牛顿的原理的发展，我们对流体流动理论有了一个抽象飞跃。到二十世纪中叶，这一飞跃已推动整个水利工程的发展。高速计算机的出现，促使了另一种流体工程原理的研究和应用的离散改造。今天，在液压系统等领域，工程师发现随着技术的迅速进入一个前所未有的知识和信息的积累阶段，他们的任务有了更大的广度和深度。 引述科学革命的结构中的话，库恩称这样激进的时期和我们物理观念的迅速改变真的是一种革命和非累积的过渡时期。而他所持有的科学的观念是真实的，他的言论也同样适用于我们运用的技术能力去涉及一个修改过的或更复杂的物理领域。正是在这种情况下，封闭管道瞬态流动，甚至更普遍，液压分析，设计，管道系统的运作，才会被发现。 计算机时代充满着希望，它带来了巨大的发展和新知识和新技术的应用。以前接受的设计方法，标准和准则正在受到挑战，在某些情况下，过时和修订也在被挑战。计算机辅助分析和设计造成这些改变的主要

何谓水锤

1.何谓水锤？水锤会产生哪些危害？如何预防或减轻水锤的危害？能否加以利用，试举 例说明？． K=水锤：在有压管路中流动的液体，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵或水轮机组突然停车等）使得液体流速发生突然变化，并由于液体的惯性作用，引起压强急剧升高和降低的交替变化，这种水力现象称为水击。升压和降压交替进行时，对于 管壁或阀门的作用如同锤击一样，因此水击也称水锤。 水锤引起的压强升高，其大小与速度变化过程的快慢及流动质量和动量的大小有关，轻微时表现为噪声和管路振动，严重时则造成阀门损坏、管路接头断开，甚至管路爆裂等重大事故。 预防方法：（1）缓慢关闭阀门；（2）缩短管路长度；（3）在管路上装置空气室、安全阀或调压塔。 。K=不是；“大气压”是一种压强单位，其值是固定的，如1个工程大气压（1ata）即指1kgf/cm2。而大气压强则是指某空间大气的压强，其量随此空间的地势与温度而变化。“大气压强”可高于大气压，也可低于大气压。 3.雷诺实验揭示了哪些流动现象和一般规律？ K=雷诺实验提示了流体运动有不同的运动状态：层流与紊流及过渡态。 通过雷诺实验科学工作者较好地研究得出了流动状态与水头损失的关系：即，层流运动时的沿程阻力损失与流速的一次方成正比；紊流运动时的沿程阻力损失与流速的平方成正比；而介于层流与紊流之间的流动的沿程阻力损失与流速的m（=1.75~2）次幂成正比。 叶轮的流量。（5）采用较粗的吸水管径；（6）尽量采用水面高于水泵的压入式布置方式。（7）吸水管路应少用弯头及闸门等管路附件，管道长度应尽量缩短，并尽量减小滤水器

和底阀的阻力（或取消底阀 4.何谓水泵的汽蚀？有哪些危害？如何预防？ K=当水泵的叶轮入口处的最低压力等于或低于当时水温的饱和蒸汽压力p V时，则将有蒸汽及溶解在液体中的气体大量在逸放出来，形成很多由蒸汽与气体混合的小气泡。这些气泡随液体至高压区，由于气泡周围的压强大于气泡内的汽化压强，气泡受压而破裂，并重新凝结；液体质点从四周向气泡中心加速冲来。在凝结的一瞬间，质点相互撞击，产生很高的局部压强。而这些气泡在靠近金属表面的地方破裂而凝结，则液体质点将似小弹头打击金属表面，此金属表面在高压强、高频率的连续打击下，逐渐疲劳而破坏，形成机械剥蚀。而且，气泡中还杂有一些活泼气体（如氧），当气泡凝结放出热量时，就对金属进行化学腐蚀。 金属在机械剥蚀与化学腐蚀的作用下，加速损坏的现象，叫做汽蚀现象。 汽蚀发生时，一般伴有因高频冲击引起的噪声和振动；泵的流量减少、扬程和效率明显降低，甚至造成液流间断；严重时甚至吸不上水，且发生汽蚀的部位，很快就被破坏成蜂窝状或海绵状，甚至可使叶轮报废。 可采用下述方法防止汽蚀的发生与发展：（1）泵的安装位置尽可能低些，以增加有效吸入水头。（2）降低泵的转速；（3）尽量减小吸水管的阻力损失（尤其是局部阻力损失）；（4）减少通过 叶轮的流量。（5）采用较粗的吸水管径；（6）尽量采用水面高于水泵的压入式布置方式。（7）吸水管路应少用弯头及闸门等管路附件，管道长度应尽量缩短，并尽量减小滤水器和底阀的阻力（或取消底阀）。 5.画图说明离心式水泵工况点的确定方法。 K=当离心水泵在某一管道上工作时，水泵的流量必然 管道的流量，水泵产生的扬程等于管道需要的扬程。 管道需要的扬程和通过的流量则服从管道特性 6．简述组成离心式水泵的主要零部件及各自作用。 K=离心式水泵的主要部件有叶轮、吸水室（进水段）、螺壳（出水段）以及多级分段式水泵中的导水圈和返水圈，这些部件统称为通流部件。除此之外，还有密封环、填料箱和平衡盘等重要的辅助部件。 叶轮——是传递能量的部件；吸水室——是把进入吸水法兰口的水引到叶轮入口；螺壳——是把叶轮散流出来的水收集起来，由一个圆形断面的出口送出；导水圈——主要起导流和扩散的作用；返水圈——将导水圈导流过来的水喟入次级叶轮；密封环——减少泄漏损

水锤效应

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。 水和其它实用的液体都是不可压缩的，因此施加在液体上的能量会立即传递开去。当阀门开、关或水泵开、停造成流速的突然变化，则动能转变为弹性能，产生一连串的正负压力波，在管线中来回振动，这就是所谓的水锤。由此可见水锤的产生，一是由于外加 驱动力的突然变化造成的，二是由于运动的液体速度突然变化造成的。 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. 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。特别是第一次试水，必须排气，排气完了再停水。所以我们要研究水泵开机和停机时的控制方法，以便避免水锤的产生。 采用具有转矩控制的固态软起动器可以消除水锤， 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。 水锤现象 在有压力管路中，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵机组突然停车）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，为种水力现象称为水击或水锤。 因开泵、停泵、开关闸阀过于快速，使水的速度发生急剧变化，特别是突然停泵引起水锤，可以破坏管道、水泵、阀门、并引起水泵反转，管网压力降低等，所以，预防水锤发生极为重要，平时预防水锤发生的措施主要有以下几个方法： a.开关阀门过快引起的水锤：

第三节水锤计算的解析法

第三节水锤计算的解 析法 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

第三节水锤计算的解析法 一、直接水锤和间接水锤 （一）直接水锤 若水轮机开度的调节时间≤ 2L/c，则在水库反射波到达水管末端之前开度变化已经结束，水管末端只受因开度变化直接引起的水锤波的影响，这种现象习惯上称为直接水锤。由于水管末端未受水库反射波的影响，故基本方程式(14-5)和式(14-6)中的函数f(t-x/c)，用以上二式消去F(t+x/c)的直接水锤公式 从式（14-13）可以看出，当开度关闭时，管内流速减小，括号内为负值，△H为正，发生正水锤，反之，当开启时，△H为负，发生负水锤。直接水锤的压强界与流速变(V -Vo )和水管特性（反映在波速c 中）有关，而与开度的变化速度、变化规律和水管长度无关。 若管道中的初始流速Vo=5m/s,波速c=1000m/s,在丢弃全负荷时若发生直接水锤，△H将达510m，因此在水电站中直接水锤是应当绝对避免的。 （二）间接水锤 若水轮机开度的调节时间>2L/c,则在开度变化终了之前水管进口的反射波已经到达水管末端，此反射波在水管末端将发生再反射，因此水管末端的水锤压强是由向上游传播的水锤波F和反回水管本端的水锤波f叠加的结果，这种水锤现象习惯上称为间接水锤。显然，间接水锤的计算要比直接水锤复杂得多。间接水锤是水电站中经常发生的水锤现象，也是我们要研究的主要对象。 二、水锤的连锁方程 利用基本方程求解水锤问题，必须利用已知的初始条件和边界条件。 初始条件是水轮机开度未发生变化时的情况，此时管道中为恒定流，压强和流速都是已知的。 对于图14-1的简单管，边界条件是利用A、B两点。B点的压强为常数，令ζ=△H/Ho，则=0,水锤波在B点发生异号等值反射。 A点的边界条件较为复杂，决定于节流机构的出流规律。从《水力学》中我们知道水斗式水轮机喷嘴的边界条件可表达为

浅谈_水锤效应_的危害与消除措施

科技信息2010年第9期 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 为了满足城乡人民的正常生产和生活用水需求，减少供水管网及设施的维修费用，预防供水事故的发生，认识及消除水锤效应，是非常有必要的。 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。当打开的阀门突然关闭，后续水流在惯性的作用下，迅速达到最大，并产生破坏作用即正水锤；相反，关闭的阀门在突然打开后，也会产生水锤即负水锤，也有一定的破坏力，这两种现象就是水利学当中的“水锤效应”。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。 1水锤产生的条件以及水锤效应的危害 水锤产生的条件有：阀门突然开启或关闭；水泵机组突然停车或开启；单管向高处输水（供水地形高差超过20米）；水泵总扬程（或工作压力）大；输水管道中水流速度过大；输水管道过长，且地形变化大等。 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，造成的危害有：引起管道强烈振动，管道接头断开，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。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。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。 2水锤效应的消除措施 2.1开（关）阀水锤消除 开关阀水锤有直接水锤和间接水锤，延长开阀和关阀的时间，可避免产生直接水锤。离心泵、混流泵应在阀门关至15%—30%时而不是全关时停泵，这样可以降低水泵出口压力，防止水泵振动及延长阀门使用寿命。对于轴流泵在泵出口一般不应设阀门。 2.2启泵水锤的消除 2.2.1排除管道空气，使管道充满水后再开启水泵。 2.2.2凡是长距离输水管道的隆起处各点应设置自动排气阀或设置充水设施。 2.2.3当水泵必须在空管启动时，可采用分阶段开阀启泵方式：首先将水泵出口阀门打开15%—30%（蝶阀可先开150—300），管道上其余阀门全部开启；然后启动水泵，待管道充满水后再将水泵出水口阀门全开或开到所需的角度。 设有止回阀的水泵，应在止回阀前设自动排气阀、在止回处设旁通阀。事故停泵后，应待止回阀后管道充满水再启动水泵。启泵时水泵出口阀门不要全开，否则会产生很大的水冲击。据调查分析国内几个泵站的重大水锤事故多在这种情况下产生。 2.3停泵水锤的消除 给水管中的水在断电后的最初瞬间，主要靠惯性以逐渐减慢的速度继续向水池方向流动，然后流速降到零。管道中的水在重力水头作用下，又开始向水泵倒流，速度由零逐渐增大。由于管道中水的流速变化，从而引起水锤现象的发生。 2.3.1降低输水管道的流速，增加管道直径、壁厚，可在一定程度上降低水锤压力。 2.3.2选用转动惯量GD2较大的电动机或加装有足够惯性的飞轮，可在一定程度上降低水锤值。 2.3.3输水管线布置时，减少管路布置的陡峭度，尽量布置平缓管路，应考虑尽量避免出现峰点或坡度剧变，在管路中各峰点安装可靠的排气阀，避免产生弥合水锤。2.3.4通过水锤计算，停泵水锤的大小主要与泵房的几何扬程有关，几何扬程愈高，停泵水锤值也愈大。因此，应根据当地实际情况选用合理的水泵扬程。 2.3.5减少输水管道长度，管线愈长，停泵水锤值愈大。由一个泵站变两个泵站，用吸水井把两个泵站衔接起来。 2.3.6停泵水锤主要因为出水管道止回阀关闭过快引起，因此，取消止回阀可以消除停泵的危害，并且可以减少水头损失，节约能耗；目前，经过一些大城市的实验，认为一级泵房可以取消，二级泵房不易取消；取消止回阀时应进行停泵水锤压力计算，为减少和消除水锤，目前常在大口径管道上安装微阻缓闭止回阀。 2.3.7在大口径的水泵出水管上安装缓闭止回阀、微闭蝶阀，可有效的消除停泵水锤，但因阀门动作时有一定的水量倒流，吸水井须有溢流管。需要注意的是，当管路中存在峰点而发生弥合水锤时，缓闭止回阀的作用就十分有限。 2.3.8紧靠止回阀并在其下游安装水锤消除器，管道中的水锤压力通过开启的水锤消除器泄掉，以平衡局部管道的压力，防止水锤对设备和管道的冲击。 2.3.9采用水力控制阀，一种采用液压装置控制开关的阀门，一般安装于水泵出口，该阀利用机泵出口与管网的压力差实现自动启闭，阀门上一般装有活塞缸或膜片室控制阀板启闭速度，通过缓闭来减小停泵水锤冲击，从而有效消除水锤。 2.3.10设置双向调压塔，在泵站附近或管道的适当位置修建，调压塔将随着管路中的压力变化向管道补水或泄掉管路中的过高压力，从而有效地避免或降低水锤压力。这种方式工作安全可靠，但其应用受到泵站压力和周边地形的限制。 2.3.11单向调压塔：在泵站附近或管道的适当位置修建，单向调压塔的高度低于该处的管道压力。当管道内压力低于塔内水位时，调压塔向管道补水，防止水柱拉断，避免弥合水锤。但其对停泵水锤以外的水锤如关阀水锤的降压作用有限。此外单向调压塔采用的单向阀的性能要绝对可靠，一旦该阀门失灵，可能导致发生较大的水锤。 2.3.12安装气压罐，随着管路中的压力变化气压罐向管道补水或吸收管路中的过高压力，其作用与双向调压塔类似。 2.4其它措施 2.4.1采用PLC自动控制系统，对机泵进行变频调速控制，对整个供水泵房系统操作实行自动控制。因供水管网压力随着工况的变化而不断变化，机泵工频运行时经常出现低压或超压现象，容易产生水锤，导致对管道和设备的破坏，采用PLC自动控制系统，通过对管网压力的检测，反馈控制水泵的开、停和转速调节，控制流量，进而使压力维持一定水平，可以通过控制微机设定机泵供水压力，保持恒压供水，避免了过大的压力波动，使产生水锤的概率减小。 2.4.2安装泄压保护阀，该设备安装在管道的任何位置，和水锤消除器工作原理一样，只是设定的动作压力是高压，当管路中压力高于设定保护值时，排水口会自动打开泄压。 3结束语 水锤效应的危害是极其严重的，但是，水锤效应只和水本身的惯性有关系，所以在管路中采取一系列缓冲措施和安装水锤消除设备，它的危害是可以控制在最小的，并且水锤效应正在逐渐被人类认识并利用，比如适用于山区小流量高扬程供水的水锤泵站、以及直接采用水锤效应来开发水的落差进行扬水的直流液压水锤泵等。 作者简介：李爱茹（1968.6—），女，汉族，大学本科，1991年7月毕业于河北建筑工程技术学院给水排水专业，高级工程师，主要从事供水工程管理工作。 ［责任编辑：张爽］ 浅谈“水锤效应”的危害与消除措施 李爱茹董文明 （唐山海港开发区供水工程管理处河北唐山063611） 【摘要】本文从水锤效应产生的条件及危害入手，介绍了消除水锤效应的措施。 【关键词】水锤效应；危害；消除措施 科 ● ○建筑与工程○ 731

水锤的危害

水锤的危害 在压力管路中，由于液体流速的急剧变化，从而造成管中的液体压力显著、反复、迅速地变化，对管道有一种“锤击”的特征，这种现象称为水锤(或叫水击)。 为了防止水锤现象的出现，可采取增加阀门启闭时间，尽量缩短管道的长度，在管道上装设安全阀门或空气室，以限制压力突然升高的数值或压力降得太低的数值。 在封闭的管道内，当水流在极短的时间内流速突然提高或降低，就会出现水锤现象，它通常由阀门、水龙头或水泵的突然关闭和停止引起。迅速的开关会造成水压的波动，波动已超压波的形式在管道中向上蔓延，在遇到其他用水元件或者管道弯头等阻碍后，超压波向下游发射回来逐渐消失。 从理论上来讲，质量为m的水在管道中以速度v流动时，下游突然关闭时，这部分水要在很短的时间内变为静止，也就是说其动能1/2mv2和动量mv都要变为0，动能转化成了噪音、管道震动和其他形式的能量，动量mv=F*t，F就是水锤冲击力，t为水从流动状态变为静止状态的时间，可以看出，t越小，水锤冲击力F越大。 为了减小或者消除水锤冲击，最好的办法就是增大t，通常的做法有两种，一是延长关闭阀门、水龙头或者水泵启动和停止的时间，由于关闭阀门或者水龙头的时间不好控制，效果很不好，在水泵启动和停

止时间的控制上，可以采取水泵软启动器来达到目的，但是质量好的软启动器价格也比较昂贵，且只能控制由于水泵启动和停止产生的水锤，对供水系统管路上阀门关闭和开启引起的水锤无法解决，所以在供水系统上通常采取第二种做法来消除水锤冲击，那就是安装压力罐，水锤产生时通过挤压压力罐气囊跟罐体间气体来大大增加作用时间，降低水锤冲击力。考虑到一些容易产生水锤的用水元件附近没有足够的空间来安装压力罐，市场需要一种体积小巧便于安装，跟压力罐相同功能的产品的，这就有了机械式水锤消除器的诞生，机械式水锤消除器由一个圆柱体、双O型圈密封的活塞、空气舱和开放舱四部分组成，其中开放舱与管道系统直接相连，水流关闭时引起的水锤冲击由封闭舱里面的空气以及活塞后面的弹簧吸收，降低系统压力波动和冲击。

高层建筑给水系统水锤的防护措施

高层建筑给水系统水锤的防护措施 摘要：分析高层建筑给水系统中水锤形成的原因，介绍了水锤现象的产生及其危害，提出了避免停泵水锤危害应采取的措施。 关键词：高层建筑；给水系统；水锤；气压罐 1、水锤的危害 在压力管流中因流速剧烈变化引起动量转换，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，也称水击。这时．液体(水)显示出它的惯性和可压缩性。对于建筑给水系统的水锤危害，许多施工人员在实际的施工过程中，往往忽略了对其进行校验和改进，为日后系统的正常运行留下安全隐患。通过数年的工程实践，在建筑给水系统水锤防护方面略有一些体会。 在给水系统中安装有离心泵的水泵房中，因开、停水泵、事故断电或其它原因而突然(开阀)开、停水泵，则在给水管道内首先产生压力波动，随后视流速大小爰管路系统情况产生程度 不同的压力上升，即水锤。水锤的延续时闻虽然短暂。但它会造成严重的工程事故，轻则引起管道振动、水压波动、流量迅间波动较大，影响正常使用、产生水锤噪音、传播到整个管道系统、配件松动。重则爆管漏水、造成供水中断事故、还有带来损坏设备、伤及操作人员等次生灾害。特别是在高层建筑中，由于管网压力较高，危害更大。因此在高层建筑给水系统中，对水锤的防护也应该高度重视起来。 2、水锤防护措施 2.1采用恒压控制技术 对水泵机组进行变频调速控制，对整个供水泵系统操作实行自动控制。供水管网压力随着工况的变化而不断变化，机泵工频运行时经常出现低压或超压现象，容易产生水锤，导致对管道和设备的破坏，采用PLC自动控制系统，通过对管网压力的检测，反馈控制水泵的开、停和转速调节，控制流量，进而使压力维持一定水平，可以通过控制微机设定机泵供水压力，保持恒压供水，避免了过大的压力波动，使产生水锤的概率减小。 2.2采用泄压保护技术 2.2.1气压罐：它利用气体体积与压力的特定定律工作。随着管路中的压力变化气压罐向管道补水或吸收管路中的过高压力。 2.2.2水锤消除器：该设备主要防止停泵水锤，一般安装在水泵出口管道附