水錘是個(gè)什么東西，如何消除避免？

作者：泵閥來(lái)源：水錘發(fā)布時(shí)間：2025-01-09

當(dāng)打開(kāi)的閥門(mén)突然關(guān)閉，水流對(duì)閥門(mén)及管壁會(huì)產(chǎn)生壓力。由于管壁光滑，后續(xù)水流在慣性的作用下，迅速增大，并產(chǎn)生破壞作用，這就是正水錘。關(guān)閉的閥門(mén)在突然打開(kāi)后也會(huì)產(chǎn)生水錘，叫負(fù)水錘，也有一定的破壞力，但沒(méi)有前者大。電動(dòng)水泵機(jī)組突然停電或啟動(dòng)時(shí)，同樣也會(huì)引起壓力的沖擊和水錘效應(yīng)。這種壓力的沖擊波沿管道傳播，極易導(dǎo)致管道局部超壓而造成管道破裂、損壞設(shè)備等。
而對(duì)于輸送飽和蒸汽的管道系統(tǒng)，若管道因試運(yùn)行的過(guò)程中存水，開(kāi)關(guān)閥門(mén)過(guò)快則更易出現(xiàn)超出尋常的水錘柱塞流疊加效應(yīng)---不可壓縮的水在高流速的蒸汽推動(dòng)下，產(chǎn)生極大的動(dòng)能（水的質(zhì)量與蒸汽的高流速共同作用），這種能量極易造成切斷閥關(guān)閉件爆裂或者管道焊縫撕裂，釀成事故。

一、水錘效應(yīng)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(dòng)，對(duì)管路系統(tǒng)造成的危害主要有：
1.引起管道強(qiáng)烈振動(dòng)，管道接頭斷開(kāi)；
2.破壞閥門(mén)，嚴(yán)重的壓強(qiáng)過(guò)高造成管道爆管，供水管網(wǎng)壓力降低；
3.壓強(qiáng)過(guò)低導(dǎo)致管子的癟塌，還會(huì)損壞閥門(mén)和固定件；
4.引起水泵反轉(zhuǎn)，破壞泵房?jī)?nèi)設(shè)備或管道，嚴(yán)重的造成泵房淹沒(méi)，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(mén)突然開(kāi)啟或關(guān)閉；
2.水泵機(jī)組突然停車(chē)或開(kāi)啟；
3.單管向高處輸水（供水地形高差超過(guò)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(guò)大；
6.輸水管道過(guò)長(zhǎng)，且地形變化大。
7.若氣液兩相管道存液，則運(yùn)行管道前閥門(mén)急速開(kāi)啟則更加危險(xiǎn)。
三、消除或減輕水錘的防護(hù)措施
1.降低輸水管線(xiàn)的流速，可在一定程度上降低水錘壓力，但會(huì)增大輸水管管徑，增加工程投資。輸水管線(xiàn)布置時(shí)應(yīng)考慮盡量避免出現(xiàn)駝峰或坡度劇變。減少輸水管道長(zhǎng)度，管線(xiàn)越長(zhǎng)，停泵水錘值越大。由一個(gè)泵站變兩個(gè)泵站，用吸水井把兩個(gè)泵站銜接起來(lái)。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。事故停泵后，應(yīng)待止回閥后管道充滿(mǎn)水再啟動(dòng)水泵。啟泵時(shí)水泵出口閥門(mén)不要全開(kāi)，否則會(huì)產(chǎn)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(chǎn)生。
2.設(shè)置水錘消除裝置
（1）采用恒壓控制技術(shù)
采用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)機(jī)泵進(jìn)行變頻調(diào)速控制，對(duì)整個(gè)供水泵房系統(tǒng)操作實(shí)行自動(dòng)控制。由于供水管網(wǎng)壓力隨著工況的變化而不斷變化，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)低壓或超壓現(xiàn)象，容易產(chǎn)生水錘，導(dǎo)致對(duì)管道和設(shè)備的破壞。通過(guò)對(duì)管網(wǎng)壓力的檢測(cè)，反饋控制水泵的開(kāi)、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(guò)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(guò)大的壓力波動(dòng)，使產(chǎn)生水錘的概率減小。
（2）安裝水錘消除器
該設(shè)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(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)低壓自動(dòng)動(dòng)作，即當(dāng)管道中的壓力低于設(shè)定保護(hù)值時(shí)，排水口會(huì)自動(dòng)打開(kāi)放水泄壓，以平衡局部管道的壓力，防止水錘對(duì)設(shè)備和管道的沖擊，消除器一般可分為機(jī)械式和液壓式兩種，機(jī)械式消除器動(dòng)作后由人工恢復(fù)，液壓式消除器可自動(dòng)復(fù)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(mén)動(dòng)作時(shí)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(mén)可以根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)對(duì)閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。一般在停電后3～7 s內(nèi)閥門(mén)關(guān)閉70％～80％，剩余20％～30％的關(guān)閉時(shí)間則根據(jù)水泵和管路的情況調(diào)節(jié)，一般在10～30 s范圍。值得注意的是，當(dāng)管路中存在駝峰而發(fā)生彌合水錘時(shí)，緩閉止回閥的作用就十分有限。
（4）設(shè)置單向調(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(shí)，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(duì)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(duì)可靠，一旦該閥門(mén)失靈，可能導(dǎo)致發(fā)生較大的水錘。
（5）在泵站內(nèi)設(shè)置旁通管（閥）
在泵系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，由于水泵壓水側(cè)水壓高于吸水側(cè)的水壓，止回閥關(guān)閉。當(dāng)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(cè)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(kāi)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(cè)的水錘升壓也得到降低。這樣一來(lái)，水泵站兩側(cè)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(shè)置多級(jí)止回閥
在較長(zhǎng)的輸水管路中，增設(shè)一個(gè)或多個(gè)止回閥，把輸水管劃分成幾段，每段上均設(shè)止回閥。當(dāng)水錘過(guò)程中輸水管中水倒流時(shí)，各止回閥相繼關(guān)閉把回沖水流分成數(shù)段，由于每段輸水管（或回沖水流段）內(nèi)靜水壓頭相當(dāng)小，從而降低了水錘升壓。此項(xiàng)防護(hù)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。其大的缺點(diǎn)是，正常運(yùn)行時(shí)水泵電耗增大、供水成本提高。
3.在工業(yè)管道中，可增加管徑，減少流速；緩慢開(kāi)閉閥門(mén)，必要時(shí)設(shè)旁通線(xiàn)；對(duì)于蒸汽管道，注意暖管，增加疏水，暖管及運(yùn)行管道前特別應(yīng)注意排出管道低點(diǎn)的試壓或運(yùn)行終止后的存水，進(jìn)行必要的位移監(jiān)控等來(lái)避免水錘。

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