水錘現(xiàn)象水錘效應(yīng)的危害

水錘現(xiàn)象危害

水錘效應(yīng)有極大的破壞性：壓強(qiáng)過高，將引起管子的破裂，反之，壓強(qiáng)過低又會(huì)導(dǎo)致管子的癟塌，還會(huì)損壞閥門和固定件。

當(dāng)切斷電源而停機(jī)時(shí)，泵水系統(tǒng)的勢(shì)能將克服電動(dòng)機(jī)的慣性而命令系統(tǒng)急劇地停止，這也同樣會(huì)引起壓力的沖擊和水錘效應(yīng)。

為了消除水錘效應(yīng)的嚴(yán)重后果，在管路中需要受到一系列緩沖措施和設(shè)備。

水錘現(xiàn)象水錘消除器

水錘消除器能在無需阻止流體流動(dòng)的情況下，有效地消除各類流體在傳輸系統(tǒng)可能產(chǎn)生的水外錘和浪涌發(fā)生的不規(guī)則水擊波震蕩，從而達(dá)到消除具有破壞性的沖擊波，起到保護(hù)之目的。

水錘消除器的內(nèi)部有一密閉的容氣腔，下端為一活塞，當(dāng)沖擊波傳入水錘消除器時(shí)，水擊波作用于活塞上，活塞將往容氣腔方向運(yùn)動(dòng)?；钊\(yùn)動(dòng)的行程與容氣腔內(nèi)的氣體壓力、水擊波大小有關(guān)，活塞在一定壓力的氣體和不規(guī)則水擊雙重作用下，做上下運(yùn)動(dòng)，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡，這樣就有效地消除了不規(guī)則的水擊波震蕩。 2100433B

a.開關(guān)閥門過快引起的水錘：

（1） 延長開閥和關(guān)閥時(shí)間。

（2） 離心泵和混凝泵應(yīng)在閥門半閉15%-30%時(shí)而不是全關(guān)時(shí)停泵。

b.泵引起的水錘

（1） 排除管道內(nèi)的空氣，使管道內(nèi)充滿水后再開啟水泵，凡是長距離輸水管道的高起部位都應(yīng)設(shè)自動(dòng)排氣閥。

（2） 停泵水錘主要因出水管止回閥關(guān)閉過快引起，因此，取消止回閥可以消除停水泵水錘的危害，并且可以減少水頭損失，節(jié)約電耗；經(jīng)過一些大城市的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為一級(jí)泵房可以取消，二級(jí)泵房不宜取消；取消止回閥時(shí)應(yīng)進(jìn)行停水錘壓力計(jì)算，為減少和消除水錘，常在大口徑管道上安裝微阻緩閉止回閥。采用緩沖止回閥、微閉蝶閥安裝在大口徑的水泵出水管上，可有效的消除停泵水錘，但因閥門動(dòng)作時(shí)有一定的水量倒流，吸水井須有溢流管。緊靠止回閥并在其下游安裝水錘消除器。

水錘是在突然停電或者在閥門關(guān)閉太快時(shí),由于壓力水流的慣性，產(chǎn)生水流沖擊波,就像錘子敲打一樣,所以叫水錘。水流沖擊波來回產(chǎn)生的力，有時(shí)會(huì)很大，從而破壞閥門和水泵。

電動(dòng)水泵全電壓起動(dòng)時(shí)，在不到1s的時(shí)間內(nèi)，即可從靜止?fàn)顟B(tài)加速到額定轉(zhuǎn)速，管道內(nèi)的流量則從零增加到額定流量。由于流體具有動(dòng)量和一定程度的可壓縮性，所以，流量的急劇變化將在管道內(nèi)引起壓強(qiáng)過高或過低的沖擊，以及出現(xiàn)“空化”現(xiàn)象。 壓力的沖擊將使管壁受力而產(chǎn)生噪聲，猶如錘子敲擊管子一般，稱為“水錘效應(yīng)”。

水錘效應(yīng)只和水本身的慣性有關(guān)系，和水泵沒有關(guān)系。

按照波動(dòng)現(xiàn)象，水錘可以分為水柱連續(xù)的水錘現(xiàn)象（無水柱分離）和伴有水柱分離的水錘現(xiàn)象（斷流空腔再彌合水錘現(xiàn)象） 。所謂伴有水錘分離的水錘現(xiàn)象，是有壓管流出現(xiàn)大空腔時(shí)的一種水錘現(xiàn)象。當(dāng)水錘波在有壓管流中傳播時(shí)，水體質(zhì)點(diǎn)做周期性的疏密變化，使水體中的質(zhì)點(diǎn)群時(shí)而受拉，時(shí)而受壓。由于水體承拉能力極差，概括講，當(dāng)它承受不住這種拉力時(shí)，水柱就會(huì)斷裂而彼此分離開（特別在含有雜質(zhì)、小氣泡的水體中或在管線縱坡面上作折線變化較大的諸固定點(diǎn)處，如“駝峰”、“膝部”和小丘頂端等），產(chǎn)生一些大空腔或“空管段”，使水流的連續(xù)性遭到破壞從而造成水柱分離現(xiàn)象；在密封非常完好的管段中，大空腔或空管段內(nèi)呈現(xiàn)很高程度的真空。當(dāng)空管段消失（空腔潰滅）即兩股水柱重新彌合時(shí)，空腔內(nèi)的水蒸氣迅速凝結(jié)，于是兩股水柱互相猛烈碰撞，因而造成升壓很高的“斷流空腔再彌合水錘”（簡稱斷流彌合水錘“）。它是水泵供水系統(tǒng)中最具有危害性的一種水錘撞擊波動(dòng)。

近年來我國分布在地形復(fù)雜、地勢(shì)起伏較大的地區(qū)的長輸管線工程逐年增多，這種情況在我國西北、西南地區(qū)尤為突出，此類工程管線長、地形起伏大，在泵站啟停、機(jī)組調(diào)速、各中間站的流程切換或分輸站的啟停、事故工況停機(jī)以及調(diào)節(jié)閥動(dòng)作失靈、誤關(guān)閉等操作過程中，極易產(chǎn)生水錘增壓波和減壓波以較大的速度向上下游傳播，產(chǎn)生液柱分離和彌合水錘現(xiàn)象，造成危害很大的斷流空腔彌合水錘危害，影響管道的安全常運(yùn)行。

水錘波中的減壓波向下游傳遞，使管線沿線壓力降低，當(dāng)壓力下降到一定值后，輸送液體中的溶解氣體會(huì)逸出形成小氣泡，當(dāng)管內(nèi)壓力進(jìn)一步降低到液體飽和蒸氣壓且持續(xù)時(shí)間足夠長時(shí)，管內(nèi)液體就會(huì)汽化產(chǎn)生蒸氣，蒸氣與己形成的氣泡相結(jié)合，形成較大的氣囊在管內(nèi)上升，氣囊隨著液體流動(dòng)，氣囊會(huì)聚集在管道高程處，占據(jù)很大一段管道，甚至?xí)堰B續(xù)液柱隔破壞了液體的連續(xù)性，可能阻斷整個(gè)管道流通截面形成斷流空腔從而導(dǎo)致液柱分離，這個(gè)過程中的低壓容易造成管道失穩(wěn)變形。

水錘波中的增壓波向上游傳遞，使管道沿線壓力增大，使分離開的兩液柱重新彌合即空腔潰滅時(shí)，將產(chǎn)生具有直接水錘特征的斷流彌合水錘，當(dāng)管道發(fā)生斷流彌合水錘時(shí)，水錘波以高速沿管道傳播，水錘波波峰過后，由于流動(dòng)狀態(tài)的不平衡，還會(huì)產(chǎn)生充裝壓力，水錘增壓和充裝壓力疊加在管道剩余壓力上，當(dāng)疊加后的液體壓力超過管道的最大允許工作壓力，就有可能造成管道強(qiáng)度破壞，特別是那些穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)動(dòng)水壓力接近于管道臨界承受壓力的位置（如山管道的低洋地段等），更容易引起管道超壓，造成強(qiáng)度破壞。