水錘的相關(guān)知識(shí)，希望可以幫助大家！

水錘是什么？先看一個(gè)視頻了解下。

壹 / 概念

水錘又稱水擊。水（或其他液體）輸送過程中，由于閥門突然開啟或關(guān)閉、水泵突然停止、驟然啟閉導(dǎo)葉等原因，使流速發(fā)生突然變化，同時(shí)壓強(qiáng)產(chǎn)生大幅度波動(dòng)的現(xiàn)象。

水錘效應(yīng)是一種形象的說法.它是指給水泵在啟動(dòng)和停止時(shí)，水流沖擊管道，產(chǎn)生的一種嚴(yán)重水擊。由于在水管內(nèi)部，管內(nèi)壁是光滑的，水流動(dòng)自如。當(dāng)打開的閥門突然關(guān)閉或給水泵停止，水流對(duì)閥門及管壁，主要是閥門或泵會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力。由于管壁光滑，后續(xù)水流在慣性的作用下，水力迅速達(dá)到最大，并產(chǎn)生破壞作用，這就是水力學(xué)當(dāng)中的“水錘效應(yīng)”，也就是正水錘。相反，關(guān)閉的閥門在突然打開或給水泵啟動(dòng)后，也會(huì)產(chǎn)生水錘，叫負(fù)水錘，但沒有前者大。

壓力沖擊將使管壁受力而產(chǎn)生噪聲，猶如錘子敲擊管道一樣，故稱為水錘效應(yīng)。

貳 / 危害

由于水錘產(chǎn)生的瞬時(shí)壓強(qiáng)可達(dá)管道中正常工作壓強(qiáng)的幾十倍甚至于數(shù)百倍。這種大幅度壓強(qiáng)波動(dòng)，可導(dǎo)致管道系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)或噪聲，并可能破壞閥門接頭。對(duì)管道系統(tǒng)有很大的破壞作用。為防止水錘需正確設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)，防止流速過高，一般設(shè)計(jì)管子流速應(yīng)小于3m/s，并需控制閥開、閉速度。

因開泵、停泵、開關(guān)閥門過于快速,使水的速度發(fā)生急劇變化,特別是突然停泵引起的水錘，可以破壞管道、水泵、閥門,并引起水泵反轉(zhuǎn),管網(wǎng)壓力降低等。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。在極短的時(shí)間里，水的流量從零猛到額定流量。由于流體具有動(dòng)能和一定程度的壓縮性，因此在極短的時(shí)間內(nèi)流量的巨大變化將引起對(duì)管道的壓強(qiáng)過高和過低的沖擊。

叁 / 產(chǎn)生

水錘產(chǎn)生的原因有很多，常見的因素如下：

1. 閥門突然開啟或關(guān)閉；

2. 水泵機(jī)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(yáng)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(zhǎng)，且地形變化大。

7. 不規(guī)范的施工是給水管道工程存在的隱患

（1）如三通、彎頭、異徑管等節(jié)點(diǎn)的水泥止推墩制作不符合要求

按照《埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》規(guī)定：φ≥110mm以上管道的三通、彎頭、異徑管等節(jié)點(diǎn)，應(yīng)設(shè)置水泥止推墩，防止管道推移，“止推墩混凝土不宜低于C15級(jí)，并現(xiàn)場(chǎng)澆筑在開挖的原狀土地基和槽坡上”。有些施工方對(duì)止推墩所發(fā)揮的作用，引不起足夠的重視，他們?cè)诠艿琅葬攤€(gè)木樁或楔個(gè)鐵橛充當(dāng)止推墩，有時(shí)水泥墩的體積太小或未澆筑在原狀土上，有的止推墩的強(qiáng)度不夠，結(jié)果管道運(yùn)行中，止推墩無法發(fā)揮作用形同虛設(shè)，造成三通、彎頭等管件推移錯(cuò)位后而損壞。　　

舉例說明：假設(shè)一條φ500×16.8mm的管線上有一個(gè)90°的彎頭，當(dāng)管道工作壓力0.4MPa時(shí)，那么90°彎頭處的推力就是：　　

T=1.57×dn2×Fwd×Sin(a/2) =1.57×46.642×4×Sin(90/2)=9658Kg　　

式中dn :管道內(nèi)徑cm，F(xiàn)wd:內(nèi)水壓力Kg，a:彎頭轉(zhuǎn)角　　

由此可見，當(dāng)φ500mm的管線運(yùn)行壓力0.4Mpa時(shí)，那么90°彎頭處就產(chǎn)生9.6T的推力，如果此處水泥止推墩的強(qiáng)度不夠，抗不住9.6T的推力而破碎，此處的彎頭在失去止推墩保護(hù)的前提下，也會(huì)跟著破損；在給水管道事故中，因止推墩不符合要求而導(dǎo)致管件破損的現(xiàn)象相對(duì)較多，對(duì)此,施工方應(yīng)給予高度的重視。

（2）未安裝自動(dòng)排氣閥或安裝的位置不合理　　

根據(jù)水力學(xué)的原理，起伏較大的山區(qū)或丘陵，在管道的高點(diǎn)，應(yīng)設(shè)計(jì)安裝自動(dòng)排氣閥，即使是地形起伏不大的平原地區(qū)，也要在挖槽時(shí)，人為的將管線設(shè)計(jì)出起伏，呈循環(huán)上升或下降，坡度不小于1/500，在每公里的最高處設(shè)計(jì)1-2個(gè)排氣閥。　　

因?yàn)楣艿涝谳斔^程中，管道中氣體會(huì)逸出在管道高起部位積累起來，甚至形成氣阻，管道中水的流速發(fā)生波動(dòng)時(shí)，隆起部位形成的氣囊將不斷被壓縮、擴(kuò)張，氣體被壓縮后所產(chǎn)生的壓強(qiáng)要比水被壓縮后產(chǎn)生的壓強(qiáng)大幾十倍甚至上百倍(公眾號(hào):泵管家)，此時(shí)，這段存在隱患的管道，可能會(huì)導(dǎo)致下列情況的發(fā)生：　　

• 管道上游通水后下游滴水不見，這是因?yàn)楣艿纼?nèi)的氣囊阻斷水流，形成水柱分離。　　

• 管道內(nèi)被壓縮的氣體，壓縮到最大極限，急速膨脹，導(dǎo)致管道破裂。　　

• 當(dāng)高處水源的水，利用重力流按一定的速度向下游輸送時(shí)，急速關(guān)閉上游的閥門后，由于落差及流速的慣力，管道內(nèi)上游的水柱并沒有立即停止，它仍按一定的速度向下游流動(dòng)，此時(shí)管道內(nèi)因無法及時(shí)補(bǔ)氣形成真空，造成管道被負(fù)壓吸癟而破損。

   

（3）溝槽與回填土不符合規(guī)定　　

溝槽不合格的情況在山區(qū)經(jīng)常看到，主要是個(gè)別地段的石頭較多，溝槽的開挖由人工鑿成或炸藥炸出，槽底嚴(yán)重不平并且有鋒利的石頭凸出，遇到這種情況，按有關(guān)規(guī)定，溝槽底部的石塊應(yīng)該清除并鋪墊15公分以上的沙土，然后才能鋪設(shè)管道，可施工人員不負(fù)責(zé)任或偷工減料，不鋪墊沙土或者象征性鋪墊點(diǎn)沙土,就直接把管道鋪設(shè)在石塊上面,當(dāng)回填完畢通水運(yùn)行后，由于管道本身的重量、豎向土壓力、管線上面的車輛荷載,重力疊加,由管道底部一個(gè)或幾個(gè)鋒利凸起的石塊支撐著,過分的應(yīng)力集中,管道極有可能會(huì)在這個(gè)點(diǎn)處硌傷破損并沿著這個(gè)點(diǎn)直線開裂,這就是人們常說的“刻痕效應(yīng)”。　　

常見的回填不合格，一是用較大的磚瓦石塊當(dāng)回填土直接拋砸在管道上；二是回填后不按《埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，做夯實(shí)處理；

一次數(shù)九寒冬的季節(jié)在東北某省施工，管道安裝完畢后，由監(jiān)獄里服刑的犯人進(jìn)行回填，回填土都是幾十斤重的大凍土塊，甭說回填的密度無法保證，僅這幾十斤重的大凍土塊直接拋砸在管道上，就已經(jīng)留下不安全因素了，因?yàn)镻VC-U管道的抗沖擊性能與溫度有關(guān)，溫度越高，管材的抗沖擊性能越強(qiáng)，溫度越低，管材的抗沖擊性能越差，所以，《埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：溫度低于-5℃時(shí)禁止施工，這樣的違章施工，無疑為以后的管道安全運(yùn)行埋下隱患。

肆 / 措施

 對(duì)于水錘的防護(hù)措施很多，但需根據(jù)水錘可能產(chǎn)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(huì)增大輸水管管徑，增加工程投資。輸水管線布置時(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，管線愈長(zhǎng)，停泵水錘值愈大。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。 

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，采用PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過對(duì)管網(wǎng)壓力的檢測(cè)，反饋控制水泵的開、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。這種閥門可以根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)對(duì)閥門關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行調(diào)整(歡迎關(guān)注:泵管家)。一般在停電后3～7 s內(nèi)閥門關(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，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。其最大的缺點(diǎn)是：正常運(yùn)行時(shí)水泵電耗增大、供水成本提高。