什么是水錘現象_水錘效應的危害

什么是水錘現象_水錘效應的危害
   在泵房及管道系統(tǒng)安裝完畢，往往會發(fā)現在系統(tǒng)運行時，當在停泵、停電的一剎那，管道系統(tǒng)會有一個很大的水的沖擊力，沖擊著水泵、閥門和管路，有的可能水擊很輕，但有的卻很嚴重，更甚者會產生嚴重的質量事故，例如：閥門閥瓣、水泵葉片、管道系統(tǒng)等被水擊擊碎、擊破，這種破壞就是水錘導致的。
什么是水錘現象？
   水錘是在突然停電或者在閥門關閉太快時,由于壓力水流的慣性,產生水流沖擊波,就象錘子敲打一樣,所以叫水錘。水流沖擊波來回產生的力，有時會很大，從而破壞閥門和水泵。水錘效應”是指在水管內部，管內壁光滑，水流動自如。當打開的閥門突然關閉，水流對閥門及管壁，主要是閥門會產生一個壓力。由于管壁光滑，后續(xù)水流在慣性的作用下，迅速達到較高點，并產生破壞作用，這就是流體力學當中的“水錘效應”，也就是正水錘。在供水管道建設中都要考慮這一因素。相反，關閉的閥門在突然打開后，也會產生水錘，叫負水錘，也有一定的破壞力，但沒有前者大。電動水泵機組突然停電或啟動時，同樣也會引起壓力的沖擊和水錘效應。這種壓力的沖擊波沿管道傳播,易導致管道局部超壓而造成管道破裂、損壞設備等,故水錘效應防護成為供水工程關鍵性的工藝技術之一。

臥式止回閥圖片-上海永龍閥門廠
水錘產生的條件：
1、閥門突然開啟或關閉；
2、水泵機組突然停車或開啟；
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。
水錘效應的危害：
水錘引起的壓強升高，可達管道正常工作壓強的幾倍，甚至幾十倍。這種大幅度的壓強波動，對管路系統(tǒng)造成的危害主要有：
1、引起管道強烈振動，管道接頭斷開；
2、破壞閥門，嚴重的壓強過高造成管道爆管，供水管網壓力降低；
3、反之，壓強過低又會導致管子的癟塌，還會損壞閥門和固定件；
4、引起水泵反轉，破壞泵房內設備或管道，嚴重的造成泵房淹沒，造成人身傷亡等重大事故，影響生產和生活。
消除或減輕水錘的防護措施：
對于水錘的防護措施很多，但需根據水錘可能產生的原因，采取不同的措施。
1、降低輸水管線的流速，可在一定程度上降低水錘壓力，但會增大輸水管管徑，增加工程投資。輸水管線布置時應考慮盡量避免出現駝峰或坡度劇變。
（1）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。 
（2）停泵水錘的大小主要與泵房的幾何揚程有關，幾何揚程愈高，停泵水錘值也愈大。因此，應根據當地實際情況選用合理的水泵揚程。 
（3）事故停泵后，應待止回閥后管道充滿水再啟動水泵。  
（4）啟泵時水泵出口閥門不要全開，否則會產生很大的水沖擊。很多泵站的重大水錘事故多在這種情況下產生。

立式止回閥圖片-上海永龍閥門廠
設置水錘消除裝置 
（1）采用恒壓控制技術：
采用PLC自動控制系統(tǒng)，對機泵進行變頻調速控制，對整個供水泵房系統(tǒng)操作實行自動控制。由于供水管網壓力隨著工況的變化而不斷變化，系統(tǒng)運行過程中經常出現低壓或超壓現象，容易產生水錘，導致對管道和設備的破壞，采用PLC自動控制系統(tǒng)，通過對管網壓力的檢測，反饋控制水泵的開、停和轉速調節(jié)，控制流量，進而使壓力維持一定水平，可以通過控制微機設定機泵供水壓力，保持恒壓供水，避免了過大的壓力波動，使產生水錘的概率減小。
（2）安裝水錘消除器
該設備主要防止停泵水錘，一般安裝在水泵出口管道附近，利用管道本身的壓力為動力來實現低壓自動動作，即當管道中的壓力低于設定保護值時，排水口會自動打開放水泄壓，以平衡局部管道的壓力，防止水錘對設備和管道的沖擊，消除器一般可分為機械式和液壓式兩種，機械式消除器動作后由人工恢復，液壓式消除器可自動復位。
（3）在大口徑的水泵出水管上安裝緩閉止回閥
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。這種閥門可以根據需要在一定范圍內對閥門關閉時間進行調整。一般在停電后3～7s內閥門關閉70％～80％，剩余20％～30％的關閉時間則根據水泵和管路的情況調節(jié)，一般在10～30 s范圍。值得注意的是，當管路中存在駝峰而發(fā)生彌合水錘時，緩閉止回閥的作用就十分有限.
（4）設置單向調壓塔
在泵站附近或管道的適當位置修建，單向調壓塔的高度低于該處的管道壓力。當管道內壓力低于塔內水位時，調壓塔向管道補水，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閥水錘的降壓作用有限。此外單向調壓塔采用的單向閥的性能要可靠，一旦該閥門失靈，可能導致發(fā)生較大的水錘。
（5）在泵站內設置旁通管（閥） 
在泵系統(tǒng)正常運行時，由于水泵壓水側水壓高于吸水側的水壓，止回閥關閉。當事故斷電突然停泵后，水泵站出口處壓力急劇降低，而吸水側壓力則猛升。在此差壓下，吸水總管中的瞬態(tài)高壓水即推開止回閥閥板流向壓水總管的瞬態(tài)低壓水，并使該處低水壓有所升高；另一方面，使水泵吸水側的水錘升壓也得到降低。這樣一來，水泵站兩側的水錘升、降壓都得到控制，從而有效地減少和防止了水錘危害。 
（6）設置多級止回閥 
在較長的輸水管路中，增設一個或多個止回閥，把輸水管劃分成幾段，每段上均設止回閥。當水錘過程中輸水管中水倒流時，各止回閥相繼關閉把回沖水流分成數段，由于每段輸水管（或回沖水流段）內靜水壓頭相當小，從而降低了水錘升壓。此項防護措施，可有效的用于幾何供水高差很大的情況；但不能消除水柱分離的可能性。其較大的缺點是：正常運行時水泵電耗增大、供水成本提高。